硅橡胶的种类、配方及应用领域

硅橡胶的分类

硅橡胶按其硫化机理可分为热硫化型（高温硫化硅胶HTV）和室温硫化型（RTV）。 目前，我国常温硅橡胶生产企业约50家，产能109.2万吨/年，产量约60.79万吨。

硅橡胶性能

(1) 耐高低温

 在所有橡胶中，硅橡胶的工作温度范围最广（- 100～350℃）。 例如，适当搭配的乙烯基硅橡胶或低苯基硅橡胶在250℃热空气中老化数千小时或300℃数百小时后仍能保持弹性； 低苯基硅橡胶硫化胶在350℃热空气中老化数十小时后仍能保持弹性。 其玻璃化转变温度为-140℃，其硫化胶在-70～100℃仍具有弹性。 当硅橡胶用作火箭喷管内壁的耐热涂层时，它可以承受数千度的瞬时高温。

(2) 耐臭氧老化、耐氧老化、耐光老化、耐候老化

硅橡胶硫化胶在游离状态下暴露在阳光下几年后性能没有明显变化。

(3)电绝缘性能

硫化硅橡胶的电绝缘性能在受潮、频率变化或温度升高的影响下变化不大，燃烧后产生的二氧化硅仍是绝缘体。 另外，硅橡胶分子结构中碳原子很少，而且不使用炭黑作为填料，所以在电弧放电时不易燃烧，在高压场合非常可靠。 它的耐电晕性和耐电弧性非常好。 其耐电晕寿命是聚四氟乙烯的1000倍，氟橡胶的20倍。

(4) 特殊的表面性质和生理惰性

硅橡胶的表面能小于大多数有机材料。它具有低吸湿性。长时间浸泡在水中吸水率只有1%左右。物理性能不下降，抗霉性好。它不与许多材料结合，可以起到隔离作用。硅橡胶无味、无毒，对人体无不良影响，与人体组织反应轻微，具有优良的生理惰性和生理老化。

(5) 高透气性

与其他高分子材料相比，硅橡胶具有良好的透气性，常温下对氮气、氧气和空气的透气性比Nr高30～40倍；它对气体渗透具有选择性，例如，它对二氧化碳的渗透性约为氧气的5倍。

(6)生物医学特性

硅橡胶因其分子结构而具有优异的生物医学性能，这一点已被大量动物和人体实验的成功应用所证明。

热硫化硅橡胶

1. 合作

热硫化硅橡胶的配合剂主要包括补强剂、硫化剂和一些特殊添加剂。一般只需5~6个成分即可组成实用配方。

配方设计应考虑以下几点：

高温硫化硅橡胶的典型配方

2. 生胶的选择

乙烯基硅橡胶可用于一般使用温度要求（-70～250℃）的硅橡胶制品； 当产品使用温度较高（-90～300℃）时，可使用低苯基硅橡胶； 当要求产品耐高低温和耐燃油或溶剂时，应使用氟硅橡胶。

3. 固化剂及固化机理

(1) 硫化剂

用于硅橡胶热硫化的硫化剂主要有有机过氧化物、脂肪族偶氮化合物、无机化合物和高能射线，其中最常用的是有机过氧化物。 这是因为有机过氧化物在室温下一般是稳定的，但在较高的硫化温度下会迅速分解产生自由基，导致硅橡胶发生交联。

这些过氧化物按活性可分为两类：一类是通用型，活性高，可硫化各种硅橡胶； 另一种是乙烯基专用型，由于其活性低，只能硫化含乙烯基的硅橡胶。

(2) 硫化机制

     当硅橡胶用过氧化物硫化时，硅橡胶与过氧化物的交联是通过两个活化的甲基或乙烯基之间的自由基反应进行的。

      除上述过氧化物硫化外，硅橡胶还可采用高能辐射硫化。 辐射硫化也是根据自由基机理进行的。 当生胶中乙烯基摩尔分数较高（0.01）或与其他橡胶一起使用时，也可以使用硫磺硫化，但性能很差。

4. 增强剂及相关机制

(1) 补强填料

硅橡胶的补强填料主要是指合成二氧化硅，又称二氧化硅。 白炭黑可分为气相白炭黑和沉淀白炭黑。 气相法二氧化硅是最常用的硅橡胶补强剂之一。 气相二氧化硅增强的橡胶具有较高的机械强度和良好的电性能。 可与其他补强剂或弱补强剂配合使用，制备不同应用要求的橡胶。

与气相二氧化硅增强的硅橡胶胶料相比，沉淀二氧化硅增强的胶料机械强度稍低，介电性能较差（尤其是湿后），但耐热老化性更好，胶料成本低。 当产品的机械强度要求不高时，沉淀二氧化硅可单独使用或与气相二氧化硅结合使用。

5. 助剂

(1) 结构控制剂

气相二氧化硅增强的硅橡胶在储存过程中会变硬，塑性值下降，逐渐失去加工性能。 这种现象被称为“结构性”。 影响。 添加的配合剂是为了防止和削弱这种“结构”。 趋势被称为“结构控制剂”。 结构控制剂通常是含有羟基或硼原子的低分子硅氧烷化合物。 常用的有二苯基硅二醇、甲基苯基二乙氧基硅烷、四甲基乙二氧基甲基硅烷、低分子羟基硅油和硅氮烷。

(2)耐热添加剂

硅橡胶的热空气老化性能可以通过添加一些金属氧化物或其盐类和一些元素的有机化合物来大大提高。 最常用的是三氧化二铁，一般用量为3～5份； 其他金属氧化物如锰、锌、镍和铜也有类似的效果。 添加少量（小于1份）喷涂炭黑也可以增强耐热性。 一般只有在250～300℃的温度范围内进行热风老化，才能显示出这些添加剂的作用。

(3) 着色剂

硅橡胶常用着色剂如下：氧化铁（氧化铁）红、镉黄（二氧化镉）黄、铬绿（氧化铬）绿、炭黑（黑）、二氧化钛（钛白）白、群青（蓝） ）。

6. 加工

硅橡胶可以用普通橡胶加工设备加工，但要注意:

7. 混合

   硅橡胶生胶比较软，有一定的可塑性。 可直接用开炼机或密炼机混炼，无需塑炼。 有几种混合方法：

(1) 开式搅拌机混合

    双辊开炼机的辊速比应为（1.2～1.4）： 1、快辊后，速比越高混合越快，低速比可使薄膜光滑。 辊筒内必须注满冷却水，混合温度应在40℃以下，以防硫化剂结焦或挥发损失。 混合开始时，辊距较小（1～5mm），然后逐渐增大。

进料及操作顺序：生胶（卷包）-补强填料-结构控制剂-耐热助剂-着色剂-薄通5次-下料、烘箱热处理-再制造-硫化剂-薄通-停车过夜-再制造- 排纸。 橡胶也不能进行烘箱热处理。 加入耐热助剂后，加入硫化剂，然后稀释。 存放过夜炼制，再存放几天炼制后使用。 混合时间为20～40分钟。

(2) 密炼机混合

与实验室2L密炼机混合时，混合时间为6～16min。 混合没有特别困难。 当加载系数为0.74时，Φ160mm开式搅拌机的搅拌也能正常进行。 出料温度与补强填料的种类有关。 使用弱补强填料和沉淀二氧化硅时，出料温度在50℃以下； 使用气相二氧化硅时，出胶温度为70℃左右。

8. 拉伸

硅橡胶一般较软，挤出效果好，操作方便。 它可以挤出不同形状和尺寸的产品。 其加工设备和工具与普通橡胶基本相似。 挤出机一般采用Φ30或Φ65mm单螺纹螺杆的长径比为（10～12）：1，效果更佳。 挤出时应尽量保持低温，最好不超过40℃，因此必须给机筒和螺杆提供冷却水。 对于质量要求较高的产品，可在机头附近安装80～140目滤网，去除胶料中的杂质，提高挤出质量。

硅橡胶挤出半成品柔软易变形，必须立即硫化。 最常用的方法是热风连续硫化； 高压蒸汽连续硫化通常用于电线电缆行业。 如果挤压后不能连续硫化，为防止变形，挤压后应立即用圆盘、滚筒或传送带捡起，并用滑石粉隔离，以免相互粘结。 如果发现橡胶过软无法挤出，可在橡胶中混入3~5份气相二氧化硅。

9. 压延

10. 胶合

      涂胶是指将硅橡胶浆料通过浸渍或刮涂均匀分布在织物上，以提高薄膜制品的强度和柔韧性，使织物耐潮，制造高温电绝缘材料。

(1) 浆料制备

过氧化苯甲酰（BP）多用作砂浆用硅橡胶胶料的固化剂，用量略大于一般模型产品。 如果补强填料采用气相二氧化硅，用量不超过40份，结构控制剂用量应适当增加。 应使用挥发性溶剂，如甲苯或二甲苯。

(2) 织物前处理

硅橡胶涂层的底布一般采用玻璃布、尼龙和涤纶。 玻璃布因其耐热性好、强度高、吸湿性低而被广泛使用。 玻璃纤维拉丝过程中，薄膜上涂有石蜡润滑剂（占织物质量的0.2%～0.5%）。 在硫化温度下易挥发，影响橡胶与织物的结合。 上胶前必须进行脱蜡。 锦纶和涤纶的热变形大，影响橡胶与织物的结合。 因此，上胶前必须进行热定型，即在一定的牵伸下对织物进行短时间的热处理。 尼龙的处理温度为170～175℃，涤纶的处理温度为215～220℃。

(3)胶合

预处理后的织物在上胶前必须用表面粘合剂处理。 粘合剂是由烷氧基硅烷、硼酸盐、硫化剂和溶剂（乙酸乙酯或乙醇）组成的溶液。

12. 粘合

13. 硫化

硅橡胶的硫化过程不是一次完成的，而是分两个阶段进行的。 橡胶在加压下（如成型硫化、硫化罐内直接蒸汽硫化等）或常压下（如热风连续硫化）加热定型，称为一步硫化（或定型硫化）； 在烘箱中进行高温硫化以进一步稳定硫化胶的物理性能称为二次硫化（或后硫化）。

(1) 一次硫化

(2) 两阶段硫化

硅橡胶制品经过一段时间的硫化后，硫化物中会存在一些低分子物质，影响制品的性能。 例如，与一般固化剂（如固化剂BP或dCBP）的复合，经过一段时间的固化，固化剂分解的酸质量会增加海绵孔的孔隙率，降低密度； 增加固化剂用量会降低海绵孔的孔隙率，增加密度，产生更厚的孔壁。 此外，硫化温度对海绵的孔隙率也有很大影响。

硅橡胶应用

硅橡胶具有独特的综合性能，特别是硅橡胶的生物相容性是一个关键特性。 已成功应用于其他无效场合，解决了许多技术难题，满足了现代工业和日常生活的需要。 与其他橡胶一样，硅橡胶可加工成各种型材、软管、条带、胶辊、胶带等产品； 室温硫化硅橡胶可大面积使用，使用方便。

(1) 汽车行业

硅橡胶在汽车工业中的应用正在迅速增长。 硅橡胶（特别是各种特性的硅橡胶）可以抵抗燃料和润滑油的侵蚀，提高汽车零部件的使用性能，降低维护成本。 可用于氟硅橡胶制成的汽车点火线、火花塞保护罩、暖气和散热器软管、消音器衬里、电池连接器和加油泵。 随着汽车电子电气化的发展，RTV硅橡胶被广泛应用于电子零部件及电气总成件的灌封材料、挡风玻璃、车身周围的密封、反光板的粘接密封胶等。

(2) 电子电气行业

(5) 医疗领域

硅橡胶生物相容性好，对机体反应小，性能稳定，血凝性低。 可经受多次高温高压蒸煮，可加工成薄膜、海绵、气囊等各种形状的产品。 它是目前医学上应用最广泛的材料。

结语

硅橡胶具有优良的耐高低温、耐臭氧、耐氧、耐光和耐候老化、优良的电绝缘性、特殊的表面性能、生理惰性和高透气性。 它有广泛的应用。 但硅橡胶的拉伸强度和撕裂强度较低，耐酸碱性能较差，复杂产品的加工性能也较差。 近年来，世界各国开展了大量的改进研究工作并取得了一些成果。