1引言
硅橡胶是一种有机基硅氧烷的直链状高分子聚合物,由于它具有较高的分子量,所以具有很好的弹性。它的分子主链由硅原子和氧原子交替组(-Si-O-Si-),硅氧键的键能高达370kJ/mol,比一般橡胶的C-C结合键能(240kJ/mol)要大得多,所以硅橡胶具有良好的高热稳定性。另外硅橡胶的分子链比较柔顺,链间距大,还具有良好的耐寒性。硅橡胶具有使用温度范围广,能够在-100~300℃很宽的温度范围内使用。本实验主要考察了RTV-2在-30℃和90℃拉伸粘结强度、最大拉伸强度伸长率。
2实验
2.1主要样品及仪器
RTV-2样品:自产及市售。
岛津电子万能试验机:AGS-J,苏州岛津制作所;
高低温环境箱:SDGDO-70/+350,吉林省三度试验设备有限公司;
2.2试件处理
所有样品在(23士2)℃、相对湿度(50士5)%的标准条件下放置24h,按照G日16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》要求制作粘结试件,试验试件在标准条件下放置14d后,将试验试件分别放入(90±2)℃、(-30±2)℃高低温环境箱保持1h。
2.2.1拉伸粘结强度、最大拉伸强度时伸长率检测方法
按照GB 16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》进行试验,将按2.2处理后的试件分别在(90士2)℃、(-30士2)℃的高低温下以(5-6)min/mm速度拉伸至断裂,拉伸强度计算公式:
TS=P/S
式中:TS——拉伸强度,单位为兆帕(MPa);
P——最大拉力值,单位为牛顿(N);
S——试件截面积,单位为平方毫米(mm2);
断裂伸长率计算公式:
E=[(W1-W0)/W0]×100
式中:E——断裂伸长率,单位为百分数(%);
W0——试件的原始宽度,单位为毫米(mm);
W1——试件破坏时的拉伸宽度,单位为毫米(mm)
3结果与讨论
3.1 RTV-2高、低温拉伸性能
图一
图二
表一
表二
(备注:以上每组粘结试样均为5个,结果取算数平均值)
从图1、图2可以看出,在-30℃时,拉伸粘结强度和最大强度时伸长率有明显的升高。这是因为在低温拉伸时,聚硅氧烷分子链的热运动能量减少,运动单元活性降低,表现为聚硅氧烷在低温下的结晶效应和体积收缩效应。低温结晶导致硅橡胶模量升高,结晶态硅橡胶微区起类似增加物理交联点的作用,使得拉伸粘结强度和最大拉伸强度时伸长率升高;聚硅氧烷分子链主要表现为低温下的体积收缩效应,即随着温度的降低,分子运动活性降低,侧基、链节、链段活动越来越困难,硅橡胶体积收缩,链缠绕更加紧密,分子间作用力增大,拉伸粘结强度和最大强度时伸长率明显升高。
在90℃时,拉伸强度和最大强度时伸长率显著降低。在高温拉伸时,受热效应和体积膨胀效应的影响,聚硅氧烷分子链段运动加快,致使白炭黑与聚硅氧烷分子链间的作用力减弱,导致拉伸强度和最大强度时伸长率降低。
从表1、表2可以看出,-30℃拉伸粘结强度与23℃相比增长了50%~70% ,最大拉伸强度时伸长率增长了50%~65%,也说明RTV-2聚有很好的耐低温性。
90℃拉伸粘结强度、最大拉伸强度时伸长率与23℃相比降低了20%~30%,这是因为分子王链由硅原子和氧原子交替组(-Si-O-Si-),硅氧键的键能高达370kJ/mol,比一般橡胶的C-C结合键能(240kJ/mol)要大得多,所以硅像胶具有良好的高热稳定性,也说明RTV-2耐热稳定性好。
4结论
随着温度的降低,RTV-2拉伸粘结强度、最大拉伸强度时伸长率增大,-30℃时,拉伸粘结强度增长了50%~70%,最大拉伸强度时伸长率增长了50%~65%;随着温度升高,RTV-2拉伸粘结强度、最大拉伸强度时伸长率降低,90℃拉伸粘结强度、最大拉伸强度时伸长率降低了20%~30%。
参考文献
[1]刘丽萍,李利,黄艳华,苏正涛,苯机硅橡胶的高低温拉伸性能研究[J].有机硅材料,2013,27(3):185-188.
[2]何曼君,陈维孝,董西侠.高分子分子物理(修订版)
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