热硫化硅泡沫制备技术与性能研究.pdf

高分子材料科学与工程研讨会 热硫化硅泡沫制备技术与性能研究 石耀刚，雷卫华，张长生，许治国，罗世凯 (中国工程物理研究院，四川省绵阳市919信箱324分箱621900) 硅橡胶的分子主链由硅原子和氧原子交替组成，是一种分子链兼具有机和无机性质的高 分子弹性材料，因此具有许多其它材料不能同时具备的优异性能。硅橡胶泡沫材料(硅泡沫) 除保留了硅橡胶的优异性能外，还具有质轻、减震、隔音、隔热、密封等弹性泡沫所特有的 功能，因此，硅泡沫在军事武器装备上具有重要用途。 本文以硅橡胶为基体、以沉淀法Si02为增强填料，在辅以适宜的结构控制剂，通过真空 捏合制备了适宜于发泡成型的硅橡胶混炼胶。然后在混炼胶中添加不同的硫化剂、发泡剂或 成孔剂和其它助剂，采用化学发泡成型技术、溶析成孔技术、混合发泡成型技术和物理发泡 成型技术分别制备了具有不同泡孔结构和开孔率。在密度相当时，开孔率越高，硅泡沫的压 缩应力松弛率就越低。结果见图I和表l。 乱化学发泡成型技术 b．溶析成孔技术 c．混合发泡成型技术d．物理发泡成型技术 图I 不同发泡成型技术制备的硅泡沫的SEM图片 表l成型技术对硅泡沫的开孔率和压缩应力松弛率的影响 研究发现，硅泡沫各压缩应力下的应变随密度的增加而减小，并与密度有较好的线性相 关性，并随压缩应力的增加其相关性也增加，特别是在1．92MPa下的线性相关系数接近0．93。 同时，在研究范围内，随着硅泡沫密度的增加，其压缩应力松弛率线性地增加。 沉淀法Si02的比表面积的增大，硅泡沫在相同压缩应力下的压缩应变减小。100％定仲应 力逐渐增加。但扯断延伸率明显减小，扯断强度也有减小的趋势。这主要是随着Si02比表面 积的增加，硅泡沫中补强体系的网络强度及界面间的相互作用得到了提高，因此100％定伸应 力和刚度相应增加，但硅橡胶内局部的应力增大，从而使硅泡沫的拉伸强度和扯断延伸率降 低降低。 而随着结构控制剂羟基硅油地用量的增加，硅泡沫在相同压缩应力下的压缩应变增加， 454 高分子材料科学与工程研讨会 硅泡沫的100％定伸应力明显减小，但扯断延伸率明显增加，扯断强度也有增加的趋势。这主 要是随着羟基硅油用量的增加，降低了补强填料粒子与硅橡胶主链界面问的相互作用和硅泡 沫中补强体系的网络强度，减小了硅橡胶内局部的应力，使泡沫基材有所软化。 在一定用量范围内，用同样发泡成型技术制备的硅泡沫的压缩应力松弛率随乙烯基硅油 用量的增加而降低，但其扯断强度和扯断延伸率都有较大程度的下降。主要是乙烯基硅油的 加入，增加了分子链问的交联密度，限制了体系内分子的迁移、重排以及分子层间的滑移， 使得体系内的固相结构更加稳固，因此改善了硅泡沫的压缩应力松弛性能。根据交联密度和 粘弹性的关系可以发现，局部交联密度增大，基体材料的弹性会变差．有“脆化”的趋势， 因此扯断强度和扯断延伸率也随之下降。 综上所述，采用不同的硅橡胶模压发泡成型技术可以制各出具有不同泡孔结构的硅泡沫， 可以根据硅泡沫的性能需要有针对性地选择发泡成型技术。硅泡沫的密度、Si02比表面积和 羟基硅油的用量都是影响其压缩应力应交性能的重要因素，硅泡沫密度、泡孔结构和乙烯基 硅油的用量对硅泡沫的压缩应力松弛性能都有重要影响。在泡孔结构相同时，硅泡沫的压缩 应力松弛率随密度的减小而减小：密度相当的硅泡沫的压缩应力松弛率随泡孔开孔率的增加 而降低，乙烯基硅油的添加也可降低硅泡沫的压缩应力松弛率。相同泡孔结构的硅泡沫的扯 断强度和扯断延伸率随密度的增加而增加，结构控制剂羟基硅油用量的增加使硅泡沫有变软 的趋势；Si02比表面积的增加和乙烯基硅油用量的增加．都会使硅泡沫基体的弹性交差、扯 断强度和扯断延伸率减小，有“脆化”的趋势。 onthe andPerformancesofHTVSilicone Study Technology Rubber-foares Shi Shikai