沒有進行過補強的硅橡膠強度不高,抗張強度要低于1兆帕,伸長率只有50%-80%左右。為了增強硅橡膠的抗張強度和伸長率,會采用填料來進行補強。補強性能填料的研究,可以讓橡皮的抗張強度由2.7~2.9兆帕達到98~12兆帕。
硅膠的構(gòu)成組分中有基礎(chǔ)較和填料,雖然說基礎(chǔ)膠在化學(xué)結(jié)構(gòu)上有考慮到強度的問題,但還是需要用填料來補強。
用來補強的填料主要是白炭黑。有三類品種: 沉淀法白炭黑、氣相白炭黑和表面處理白炭黑(用有機硅化合物或有機醇處理白炭黑表面,或在白炭黑制造過程中即加入這些物質(zhì)制成)等。每一種白炭黑有著各種的特點。
使用沉淀法白炭黑的膠料,物理機械性能稍低,介電性能,特別是受潮后的介電性能較差,但成本較低;氣相白炭黑的膠料,物理機械性能和介電性能良好,耐水性優(yōu)越,但膠料中必須同時采用專門的特殊助劑(結(jié)構(gòu)控制劑)才能獲得良好的工藝性能;用表面處理白炭黑的膠料,工藝性能良好,強度較高。
影響白炭黑補強效果的因素有:白炭黑粒徑大小、表面結(jié)構(gòu)、活性(羥基數(shù)目)以及它在橡膠中的分散程度等。一般說來,粒徑愈小、表面積愈大、其補強性愈大,分散度愈高則補強性也愈大。當(dāng)粒徑小于50毫米時,其補強性能 較高,稱為補強性填充劑。在硅橡膠中常用粒徑為8~30毫微米,比表面積為150~400米2/克的白炭黑為補強填料。
迄今為止的很多研究,也不能完全解釋白炭黑的表面結(jié)構(gòu)、活性及其與補強作用的關(guān)系等問題。曾有資料報道:關(guān)于表面活性增大而提高補強效果的原因,大概是通過建立某種鍵或形成凝聚而使強度提高的。硫化過的高強度硅橡膠不僅有分子間的交聯(lián),而且形成大量的凝聚點,引起填充劑與橡膠界面的某種交聯(lián)化,該部位比其余橡膠部位的交聯(lián)度高。
假設(shè)一下,在無定形硅橡膠中分散的白炭黑,緊密地凝聚著周圍橡膠分子,白炭黑的粒子起著一種微晶的作用。由此可見提高填充劑的分散度,讓橡膠分子中形成均勻分散的白炭黑粒子,有著重要的意義。因為填充劑微?;钚杂叻稚⑿杂?,所以使用分散助劑和配合條件也是很重要的。
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