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船用高性能硅橡膠膩子的研制,以雙組分室溫硫化硅橡膠為基體材料
2019年09月07日    閱讀量:1503    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

硅橡膠具有獨特的綜合性能, 如耐高低溫、壓縮永久變形低、疏水、耐候、耐臭氧老化等, 已成為現代工業不可缺少的寶貴材料。船舶由于其特殊的使用環境, 對其甲板也有特殊的要求。硅橡膠膩子作為甲板覆層的一部分, 對其性能有較高的要求, 如耐高溫性能、粘結性能、屏蔽性能等中國建材網cnprofit.com。本文通過一系列試驗, 研制了滿足甲板覆層要求的高性能硅橡膠膩子。


1 基料的選擇及膩子的制備

1. 1 基料的選擇

硅橡膠是一種分子鏈兼具無機和有機性質的高分子彈性材料, 它的分子主鏈由硅原子和氧原子交替組成, 硅氧鍵的鍵能達370kJ/ mol, 比一般橡膠碳- 碳鍵的鍵能240kJ/ mol 要大得多, 因此硅橡膠具有很高的熱穩定性, 選擇硅橡膠作為甲板覆層材料, 可以滿足甲板耐熱性能的要求。硅橡膠按硫化機理又可分為3 類: 加熱硫化型、室溫硫化型和加成反應型。其中室溫硫化硅橡膠是以較低分子量的活性直鏈聚有機硅氧烷為基礎膠料, 與交聯劑、催化劑配合, 能在常溫下交聯成三維網狀結構。


室溫硫化硅橡膠根據硫化機理和使用工藝性, 可分為單組分硫化硅橡膠和雙組分硫化硅橡膠。前者是將基礎膠料、填料、交聯劑或催化劑在無水條件下混合均勻后, 密封保存,遇大氣中濕氣即發生交聯反應。后者是將基礎膠料和交聯劑或催化劑分開, 使用時按一定配比混合, 發生交聯, 與環境濕氣無關。室溫硫化硅橡膠除了具有一般有機硅產品的耐氧化、耐高低溫交變、耐寒、耐臭氧、優異的電絕緣性、生理惰性、耐燒蝕、耐潮濕等優良性能外, 最大特點就是工藝簡便可控制。適當改變填料、添加劑和聚合物的結構組成, 特別是選擇各種各樣的交聯催化體系, 可以制得許多不同性能的品種。本試驗從工藝的可控制性和使用性考慮, 選定雙組分室溫硫化硅橡膠作為甲板覆層材料的基體材料。


1. 2 硅橡膠膩子的制備

研制的硅橡膠膩子由甲、乙兩組分組成, 甲組分含有室溫硫化硅橡膠、填料、顏料、偶聯劑、補強劑等, 乙組分為硫化體系, 由硫化劑和催化劑組成。使用時, 將甲、乙組分按一定比例充分混合均

勻即可。


2 硅橡膠膩子性能的影響因素

2. 1 不同填料在硅橡膠膩子中的分散性

根據甲板覆層材料的使用要求, 依次選用了滑石粉+ 銅粉、硫酸鋇+ 銅粉和氧化鋅+ 銅粉作填料, 在相同加入量的情況下, 觀察其分散情況,并測硅橡膠膩子硫化后的硬度, 試驗結果見表1。

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從表1 可以看出, 不同密度的填料, 分散情況有較大差異, 一是因為相同加入量時, 不同密度材料的體積不同, 二是因為不同填料與橡膠的匹配性不同, 從而導致分散結果的差異。由試驗結果來看, 選擇氧化鋅+ 銅粉作填料較為理想。


2. 2 硅橡膠膩子的密度與填料加入量的關系

材料的密度除了依賴于橡膠基體外, 還可通過調節填料的加入量來實現。本試驗以氧化鋅+銅粉為填料, 研究了填料加入量對硅橡膠膩子密度的影響, 以便于實際配制膩子時參考。試驗結果見表2。

表2 硅橡膠膩子密度與填料加入量的關系

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2. 3 硫化時間與硫化劑和催化劑量的關系

雙組分室溫硫化硅橡膠的反應機理為:

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即端基含有羥基的硅橡膠在催化劑的作用下, 可與硅酸酯發生交聯反應。調節硫化劑和催化劑的用量可改變硫化速度。本試驗在16 e 的溫度下進行, 硅橡膠的量以20 份計, 采用不同量的硫化劑和催化劑( 二者的比例為2: 1) , 測得的硫化時間結果見表3。

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由表3 可知, 在一定的溫度下, 采用不同量的硫化劑和催化劑進行硫化, 硫化劑和催化劑用量越多, 硫化越快, 硅橡膠膩子的硫化時間越短, 因此可根據要求, 選擇不同的硫化劑和催化劑的用量, 以滿足不同的使用要求。


3 硅橡膠膩子的性能

3. 1 硅橡膠膩子的粘接性能

硅橡膠膩子作為甲板覆層材料的一部分, 需要與其它材料復合, 因此應考慮其與金屬、非金屬材料的粘接能力。硅橡膠本身的粘接性能較差,改善硅橡膠膩子粘接性能常用的方法是: 在硅橡膠膩子與金屬、非金屬粘接時, 先在金屬或非金屬表面涂一層表面處理劑, 在室溫下干燥1~ 2h 后,再涂膩子進行復合。本試驗采用了涂表面處理劑和在膩子配制過程中加入一定量的偶聯劑兩種處理方法, 以提高膩子的附著力, 改善粘結性能。依據GB/T11211- 19895硫化橡膠與金屬粘合強度的測定拉伸法6和GB/T13936- 19925硫化橡膠與金屬粘接拉伸剪切強度測定方法6, 對上述兩種情況下硅橡膠膩子的粘接強度、剪切強度進行測試, 結果見表4。

表4 硅橡膠膩子粘接性能比較

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注1) : 破壞形式均為膩子破壞。

從表4 可知, 不加偶聯劑的硅橡膠膩子經表面處理后的粘接強度、剪切強度的測試值與加偶聯劑而未前處理的膩子測試值結果相差不大, 而且均為膩子破壞, 因此采用加偶聯劑的硅橡膠膩子與其它材料復合, 這樣可減少施工工序, 提高效率。


3. 2 硅橡膠膩子的電磁屏蔽性能

通常情況下, 各種電子設備在工作時產生和發射的不同頻率電磁波會形成交叉干擾, 因此, 抗電磁波干擾的最好防護性措施是給各種電子設備施以有效的電磁屏蔽。良好的屏蔽材料能反射大部分入射的電磁波, 只吸收其很小的一部分, 這部分電磁波在屏蔽材料內部經過多次的反射被耗散, 僅有極少部分的電磁波進入電子設備內部, 由于數量甚微, 基本上不造成危害。根據Schlkunoff 的電磁屏蔽理論, 屏蔽效應SE 可用下式表示:

SE= A+ B+ R

式中, A 為電磁波能量的吸收損耗值, R 為反射損耗值, B 為內部多次反射損耗值。在一定的頻率條件下, 分貝值越大, 表示屏蔽效應越好。本試驗中, 測試了2mm 厚的硅橡膠膩子在一定頻率下的屏蔽效應, 試驗結果見表5。

表5 2mm厚硅橡膠膩子在不同頻率下的

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從表5 可以看出, 所研制的硅橡膠膩子的屏蔽效應\ 30dB( 100MHz~ 1000MHz) , 具有一定的屏蔽效能[1] , 可以防止和控制外部電磁波對船舶內部正在工作的電子設備的干擾, 是一種較理想的屏蔽材料。


4 結論

( 1) 所研制的硅橡膠膩子在不進行前處理的情況下, 仍可實現與金屬、非金屬的粘接, 減少了施工工序, 提高了生產效率。

( 2) 該膩子具有一定的屏蔽效能, 可以防止和控制外部電磁波對船舶內部電子設備的干擾, 是一種較理想的屏蔽材料。

( 3) 該膩子具有耐高溫性能、粘接性能和屏蔽性能等, 可以滿足船用甲板覆層材料的要求。


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