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气相法白炭黑作补强填料,混炼硅橡胶硫化后的拉伸强度可以达到10MPa以上的水平,提高强度的主要目标是撕裂强度。提高撕裂强度的基本方法是乙烯基摩尔分数不同的基础生胶的组合使用,使硫化成形时形成的交联点不均匀化,形成所谓“多结交联”现象,能将集中的应力分散到拉伸强度上使撕裂强度提高。摩尔分数配方设计得当,抗撕裂强度可以超过4.9x106Pa 的水平。
高乙烯基含量的生胶组分在总乙烯基含量相同的前提下乙烯基含量高、用量少、分子量低对提高撕裂强度的效果明显。 引入适量的苯基有利于提高抗撕裂强度。 甲基乙烯基硅橡胶生胶与含Si-H基的甲基乙烯基硅油组合,也能使硅橡胶的抗撕裂强度提高,并可减轻热老化对抗撕裂强度的影!响。
使用的甲基乙烯基硅橡胶生胶的平均分子量对撕裂强度的影响,也比较显著。硅橡胶生胶的分子链在混炼过程中会发生断裂,混炼后的生胶平均分子量会比混炼前降低。为使配制的混炼硅橡胶有足够的抗撕裂强度,应使用重均分子量(Mw)600000以上的甲基乙烯基硅橡胶生胶,使混炼后生胶的Mn仍能保持500000以上,并且其分散指数( Mw /Mn)应控制在1.3~3.0范围内。如果混炼前的生胶Mw低于60万,在与白炭黑混炼时混炼的剪切力与白炭黑表面的酸点的结合效果会使生胶的Mn被切断至50万以下。通常使用的低分子量a,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷遮蔽白炭黑表面酸点的效果并不理想。为使白炭黑表面的酸点下降,减轻生胶分子链在混炼过程中被切断的程度,可在混炼过程中添加适量的碱性化合物,如六甲基二硅氮烷、六甲基基环三硅氮烷、三乙胺等。
使用疏水处理的气相法白炭黑作补强填料,硅橡胶的拉伸强度可以达到9-11MPa的水平。如果使用由原硅酸乙酯作原料制得的湿法疏水性白炭黑(WPH)作补强填料,则拉伸强度最高可达14MPa,这种白炭黑的粒子比可见光波长还短,所以能制得光学透明的硅橡胶。
WPH白炭黑生产示意图