氧化铈对硅橡胶耐热性和耐油性的影响

研究 ·开发 , 2008 , 22 (1) : 28～31SIL ICON E MA TERIAL 　 氧化铈对硅橡胶耐热性和耐油性的影响 肖建斌 (青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室 , 山东青岛 266042) 　　摘要 : 研究了氧化铈用量对硅橡胶耐热性、耐油性的影响。结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 , 随氧化铈用量的增加 , 硅橡胶 的力学性变化较小 , 但耐热性和高温下的耐油性明显提高 ; 氧化铈的较佳用量为 5 份。通过热失重分析可 知 , 与未加氧化铈的硅橡胶相比 , 加入 10 份氧化铈的硅橡胶在氮气环境下的热分解温度的峰值提高了 13 ℃, 在 89817 ℃时的固体残余质量分数提高 11 个百分点 ; 在空气中第一阶段热分解温度的峰值提高了 2518 ℃, 第二阶段提高了 911 ℃, 同时在 89817 ℃时的固体残余质量分数提高近 3 个百分点。说明加入氧 化铈可提高硅橡胶的热稳定性。 关键词 : 硅橡胶 , 氧化铈 , 耐热性 , 耐油性 中图分类号 : TQ333193 　　　　　文献标识码 : A 文章编号 : 1009 - 4369 (2008) 0120028204 收稿日期 : 2007 - 11 - 15。 作者简介 : 肖建斌 (1972 —) , 男 , 硕士 , 副教授 , 主要从 事特种橡胶材料的应用研究。E - mail : xiaojianbin @ qust1edu1cn。 硅橡胶以其优异的耐候性、耐高低温性、电 绝缘性、耐辐射性、生物惰性等在电气、电子、 办公设备、汽车、建筑、医疗、食品和人造器官 等领域有着广泛的应用[1 ] 。硅橡胶在 - 60 ～ 200 ℃范围内可长期使用。随着现代科学技术的 发展 , 对硅橡胶耐热性的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 越来越高。如高速 汽车的发动机机舱温度经常在 300 ℃以上 , 对橡 胶配件提出了更高的耐油、耐高低温要求。因 此 , 开展提高硅橡胶热稳定性的研究、制造具有 更高使用温度的硅橡胶具有实际意义。国内外就 耐高温硅橡胶已进行了多方面的研究[2 - 3 ] 。如在 硅橡胶主链引入芳撑或芳醚撑等结构 , 但此法成 本较高 , 主要应用于特殊领域 ; 在硅橡胶中加入 耐热添加剂 , 如三氧化二铁、氧化铈、六苯基环 三硅氮烷等 , 可以防止聚硅氧烷侧链氧化交联和 主链环化降解[4 ] 。纳米氧化铈作为一种有效的硅 橡胶耐热添加剂 , 在制备浅色硅橡胶制品中起着 重要作用[5 ] 。稀土铈特殊的电子结构 (f 电子层 未充满) 使其容易形成配合物 , 所形成的配合物 通过阻止橡胶分子的链段运动 , 抑制了橡胶在溶 剂中的溶胀 , 从而提高了橡胶的耐油性[ 6 ] 。所以 本实验考察了氧化铈用量对耐油硅橡胶的耐热性 及综合性能的影响 , 以期为制造耐高温、耐油密 封材料提供依据。 1 　实验 111 　主要原料 耐油硅橡胶混炼胶 : SH745U , 美国道康宁 公司 ; 氧化铈、过氧化二异丙苯 : 广州金昌盛科 技有限公司。 112 　试样制备 基本配方 : 耐油硅橡胶 100 份 , 过氧化二异 丙苯 110 份 , 氧化铈为变量。 室温下将耐油硅橡胶混炼胶放入开炼机中混 炼 , 包辊后加入氧化铈、硫化剂过氧化二异丙 苯 , 混炼均匀后把辊距调至 2mm 左右 , 打卷十 遍后下片 ; 混炼胶在室温下停放 1 天后返炼 , 下 片 , 硫化。一次硫化条件 170 ℃×5 min ; 二次 硫化条件 200 ℃×2 h。 113 　性能测试 拉伸性能 : 按 GB/ T 528 —1998 测定 ; 硬 度 : 按 GB/ T 531 —1999 测定 ; 冲击弹性 : 按 GB/ T 1681 —1991 测定 ; 耐油性 : 按 GB/ T 1690 —1992 测 定 ; 耐 热 老 化 性 : 按 GB/ T 3512 —2001 测定 ; 热解质量分析仪 ( T G/ D TA) : 209F1 , 德国 Netzsch 公司 , 工作温度 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 第 1 期 肖建斌. 氧化铈对硅橡胶耐热性和耐油性的影响 · 29　　　 · 范围 0 ～ 1000 ℃, 动态模式下升温度速率 10 ℃/ min , 样品质量 15～20 mg。 2 　结果与讨论 211 　氧化铈用量对硅橡胶耐热性和耐油性的 影响 硅橡胶在高温下主要发生主链降解和侧链甲 基的氧化反应。在硅橡胶中加入 (过渡、稀土、 碱土等) 金属氧化物能提高硅橡胶的耐热性能。 其可能的机理是某些具有氧化 - 还原作用的金属 氧化物 (如 Fe2 O3 、CeO2 ) 在一定的温度范围 内能够阻止硅橡胶中由于氧化产生的游离基反 应 , 而且能在空气中的 O2 的作用下再生 ; 而某 些金属化合物可能吸收了硅橡胶中某些能够催化 降解反应的微量酸或碱性物质 , 从而对硅橡胶起 到热稳定作用[5 ] 。 氧化铈用量对硅橡胶耐热和耐油性能的影响 见表 1。 表 1 　氧化铈用量对硅橡胶耐热和耐油性能的影响 测试项目 氧化铈用量/ 份 0 2 5 10 耐 ASTM1 # 油性 (150 ℃×70 h) 硬度变化/ 度 - 10 - 9 - 7 - 7 拉伸强度变化率/ % - 2317 - 221 6 - 211 3 - 2111 拉断伸长率变化率/ % - 3115 - 281 8 - 271 2 - 2416 体积变化率/ % 241 2 2313 221 9 221 8 耐 ASTM3 # 油性 (150 ℃×70 h) 硬度变化/ 度 - 20 - 20 - 19 - 18 拉伸强度变化率/ % - 4312 - 381 6 - 321 5 - 2816 拉断伸长率变化率/ % - 2714 - 271 3 - 261 5 - 24 体积变化率/ % 631 5 6213 591 4 581 1 耐热老化性 (200 ℃×70 h) 硬度变化/ 度 + 3 + 3 + 2 + 2 拉伸强度变化率/ % - 61 5 - 41 8 - 512 - 41 1 拉断伸长率变化率/ % - 1516 - 161 2 - 141 8 - 1213 耐热老化性 (250 ℃×70 h) 硬度变化/ 度 + 6 + 6 + 5 + 5 拉伸强度变化率/ % - 2613 - 251 2 - 241 7 - 2311 拉断伸长率变化率/ % - 3516 - 341 2 - 321 8 - 3114 由表 1 可以看出 , 随着氧化铈用量的增加 , 硅橡胶经高温处理后的硬度、拉伸强度和拉断伸 长率变化率都呈现减小的趋势 , 说明氧化铈能提 高硅橡胶的耐热性 ; 在 ASTM1 # 和 ASTM3 # 油 中浸泡后的力学性能变化率和体积变化率也呈现 下降趋势 , 说明氧化铈能在提高硅橡胶的耐热性 的同时 , 改善其耐油性。从表 1 还可以看出 , 当 氧化铈用量增至 5 份时 , 性能变化较大 ; 用量再 增加时 , 性能变化较小。 图 1、图 2 分别是硅橡胶在氮气和空气中的 T G及 D T G曲线。 由图 1 可知 , 在氮气环境下 , 与未加氧化铈 的硅橡胶相比 , 加入 10 份氧化铈的硅橡胶的热 分解温度的峰值提高 13 ℃; 同时在 89817 ℃时 的固体残余质量分数提高 11 个百分点。说明在 氮气环境下氧化铈对硅橡胶具有热稳定作用[ 7 ] 。 由图 2 可知 , 在空气中 , 硅橡胶的热失重曲 线出现两个峰值 , 主要是侧链的氧化断裂和主链 的降解。对比两个热分析图可知 , 硅橡胶中加入 氧化铈提高了两个阶段的热分解温度 , 第一阶段 热分解温度提高了 2518 ℃, 第二阶段热分解温 度提高了 911 ℃; 同时 , 在 89817 ℃时的固体残 余质量分数提高了近 3 个百分点。说明在空气中 氧化铈也对硅橡胶具有热稳定作用。 a - 氧化铈用量为 0 b - 氧化铈用量 10 份 图 1 　硅橡胶在氮气中的 T G和 D T G曲线 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net · 30　　　 · 第 22 卷 a - 氧化铈用量为 0 b - 氧化铈用量 10 份 图 2 　硅橡胶在空气中的 T G和 D T G热曲线 212 　氧化铈用量对硅橡胶力学性能的影响 氧化铈用量对硅橡胶力学性能的影响见 表 2。 表 2 　氧化铈用量对硅橡胶力学性能的影响 测试项目 氧化铈用量/ 份 0 2 5 10 邵尔 A 硬度/ 度 52 52 53 54 回弹性/ % 60 59 57 56 拉伸强度/ MPa 615 616 614 614 拉断伸长率/ % 305 297 294 276 从表 2 可以看出 , 随着氧化铈用量的增加 , 硅橡胶的硬度略有提高 , 拉伸强度变化不大 , 回 弹性和拉断伸长率有所下降。即随氧化铈用量的 增加 , 硅橡胶的力学性能有下降的趋势。综合考 虑胶料的耐热性和耐油性 , 氧化铈的用量以 5 份 为宜。 3 　结论 加入氧化铈对硅橡胶力学性能的影响较小 , 但能提高硅橡胶的耐热性 , 同时能明显改善其耐 油性 , 氧化铈的较佳用量为 5 份。通过热分析可 知 , 与未加氧化铈的硅橡胶相比 , 加入 10 份氧 化铈的硅橡胶在氮气环境下的热分解温度的峰值 提高 13 ℃, 同时在 89817 ℃时的固体残余质量 分数提高 11 个百分点 ; 在空气中第一阶段热分 解温度的峰值提高了 2518 ℃, 第二阶段提高了 911 ℃, 同时在 89817 ℃时的固体残余质量分数 提高近 3 个百分点。说明氧化铈对硅橡胶具有热 稳定作用。 参考文献 [1 ] 肖建斌 , 刘锦春 , 杨庆华. 导电硅橡胶配方的优化 设计 [J ] . 特种橡胶制品 , 2002 , 23 (2) : 15216. [2 ] 贺火明 , 潘慧铭 , 王耀林 , 等. 耐热硅橡胶的研究 进展 [ J ] . 合成 材 料老 化与 应用 , 1998 ( 3 ) : 31236. [3 ] 武卫莉. 硅橡胶耐热性能研究 [J ] . 合成橡胶工业 , 2002 , 25 (2) : 85287. [4 ] 苏正涛. 耐热添加剂对硅橡胶硫化胶耐热老化性能 的影响 [J ] . 橡胶工业 , 1999 , 46 (1) : 32233. 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Wit h CeO2 as heat stabilizer increasing , the heat and oil resistance of sili2 cone rubber increase gradually , t he pyrolysis analysis showed CeO2 protected silicone rubber f rom t hermal oxidation , keeping t he pyrolytic temperat ure higher , t he residual mass more and mass change less. Thermal gravimet ric analysis showed that compared with silicone rubber wit hout ceria , t hermal decomposition temperat ure of silicone rubber with 10 p hr ceria under nit rogen gas increased by 13 ℃, meanwhile residual solid mass f raction increased by 11 % in 89817 ℃, t he peak of t hermal decomposi2 tion temperature in air increased 2518 degree in t he first stage , and 911 degree in the second stage , meanwhile residual solid mass f raction increased by 3 % in 89817 ℃, which showed ceria has t hermal p rotection on silicone rubber . Keywords : silicone rubber , ceria , heat resistance , oil resistance 研发动态 信越公司开发出快速硫化硅橡胶 信越公司新开发并已开始销售两种快速硫化 硅橡胶 KE - 594 和 KE - 597 , 这两种硅橡胶的 硫化速度可比该公司传统的高稠度橡胶 ( HCR) 级产品的硫化速度快 5 倍。KE - 594 的 邵尔 A 硬度为 40 度 , KE - 597 的 邵尔 A 硬度为70 度。 KE - 594 和 KE - 597 可以混合使用 , 以满足客 户对硬度在这两种硬度之间的产品的需求。此 外 , 这两种硅橡胶还具有下列优点 : 由于成形周 期缩短、生产效率提高 , 所以在相同生产能力下 生产成本下降 ; 由于使用的模具减少 , 所以制品 的尺寸公差得到改善 , 次品减少 ; 由于已加入硫 化剂 , 所以不必进行前处理 , 制品可采用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 成 形条件生产 ; 严格遵守美国 FD 管理规定 , 可用 于与食品有关的用途。 信越化学开发出各种高亮度 L ED 用有机硅底座 粘接材料 信越化学工业株式会社最近开发并开始销售 三种高亮度 L ED 用有机硅底座粘接材料 : KER - 3000 - M2 型 , 可靠性稳定 , 可长时间耐热、 耐光 , 不易变色、透明 ; KER - 3100 - U2 型 , 白色 ; KER - 3200 - T1 型 , 热阻低、散热性能 优良。底座粘接材料是将 L ED 芯片固定在支架 上的粘接材料 , 现在应用于同种用途的主流材料 为环氧树脂 ; 但从提高 L ED 可靠性考虑 , 有机 硅是最佳材料。因此 , 其产品的开发受到人们的 广泛瞩目。 除本次发布的底座粘接材料之外 , 信越还开 发出各种高亮度 L ED 用有机硅材料 , 如可靠性 稳定的橡胶类封装材料 KER - 2500、KER - 2600 和 L PS 系列 ; 在硬度方面近似于环氧树脂 的树脂类封装材料 SCR - 1011 和 SCR - 1012 等。此外 , 信越还扩充了作为其周边材料的散热 材料和防湿绝缘材料的阵容。L ED 随着亮度的 提高和技术的进步 , 其用途也得到快速拓展。现 今 , L ED 不仅用于交通信号等显示装置、液晶 电视等背光源 , 在汽车前照灯等照明器材方面也 得到了广泛应用。作为照明材料 , L ED 可大幅 度地减轻对地球环境的压力 , 具有非常广阔的市 场前景。 乙炔炭黑填充导电硅橡胶 北京航空材料研究院的焦冬生等人发现 , 甲 基乙烯基硅橡胶的体积电阻率随乙炔炭黑用量的 增加而下降 ; 当乙炔炭黑的用量超过 30 份后 , 硅橡胶的体积电阻率迅速减小 ; 当乙炔炭黑的用 量大于 40 份后 , 硅橡胶的体积电阻率下降趋缓 , 体积电阻率不大于 415Ω·cm , 其导电性接近高 导电级别弹性材料。白炭黑对导电硅橡胶的导电 性产生较大的负面影响 , 如乙炔炭黑补强能使硅 橡胶满足力学性能要求 , 不宜再使用白炭黑补 强。在 200 ℃×4 h 条件下进行热处理可改善导 电硅橡胶的导电性能。 提高 R TV - 1 硅橡胶粘接性的方法 湖北回天胶业公司的杨敏等人发现 , 在脱酮 肟型单组分室温硫化 ( R TV - 1) 硅橡胶中添加 二乙氨基甲基三乙氧基硅烷能有效提高 R TV - 1 硅橡胶的本体强度和粘接强度 , 并提高其耐机油 性 ; 二乙氨基甲基三乙氧基硅烷的较佳质量分数 为 1 %。 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. 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