气相白炭黑的应用.ppt

气相白炭黑的应用,连云港吉必盛硅材料有限公司2009-03,一、气相白炭黑的应用特性,1.1.气相法白炭黑的补强作用 1.2.气相法白炭黑的增稠触变作用 1.3.气相法白炭黑的防沉降作用 1.4.气相法白炭黑的易流性 1.5 气相法白炭黑的绝热性 1.6.气相白炭黑的其它特性,1.1.气相法白炭黑的补强作用,所有添加了气相法白炭黑的弹性体的机械特性都得到增强，例如拉伸强度、撕裂强度。其典型使用的领域是HTV 和RTV 硅橡胶,氟橡胶,和气相法白炭黑-NR(天然橡皮)和 SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)。其增强的原因可以理解为：由于气相法白炭黑微粒表面缺陷大、非配对原子多，表面活性高，产生巨大的表面及界面效应，故复合材料对冲击能量的分散是由相界面共同承担的。一方面当气相法白炭黑粒子的粒径变小时，比表面积、表面活性增大，发生物理结合和化学结合的可能性大，界面承担了一定的载荷，吸收大量的冲击能；另一方面，气相法白炭黑粒子的粒径小，应力集中，可产生大量的细纹或小裂纹，这些细纹或小裂纹的发展需要消耗大量的能量，因而宏观上表现出很强的增韧效果。,1.2.气相法白炭黑的增稠触变作用,气相法白炭黑是非常好的增稠剂和触变剂，其产生增稠性和触变性的原因是由于气相法白炭黑表面具有很多高活性的硅羟基，气相法白炭黑的表面硅羟基一般以孤立羟基、相邻羟基和双重羟基形式存在（见图6）。表面硅羟基能够通过液体中的极性分子直接或间接产生相互作用。这亲和力理解为氢键结合而造成暂时的三维空间的晶格结构。氢键作用使分散于体系中的二氧化硅聚集体连接成为一个完整的二氧化硅网络充满于整个体系，使得体系的粘度增加从而起到增稠性；由于氢键作用力非常弱，当体系受到剪切力作用的时候，氢键可以被破坏，因此二氧化硅网络也被破坏，导致体系的粘度在剪切力作用下而变小；而一旦剪切力消失，二氧化硅网络又可以再次形成（溶液的粘度恢复到原值（或接近原值），体系的粘度又恢复到最初的状态，从而体现出触变性,气相法白炭黑的增稠效应和触变效果依赖于体系的极性，最好的结果是在非极性体系中才能得到。给定浓度的气相法白炭黑的增稠效应和触变性很大程度上依赖于分散的强度。借助叶片或螺旋搅拌器,适当的增稠程度也许能被达到,但是在许多情况其它的因素令人不满意。要达到好的效果可以依靠高速搅拌机来实现。然而，最好的效果是用转子定子联合机或三滚筒搅拌机来实现的。,1.3.气相法白炭黑的防沉降作用,气相法白炭黑是一种理想的防沉剂，它形成的氢键结构非常均匀稳定，而且是三维网状结构。因此，对于防止涂料体系中颜料的沉淀非常有效。特别是对于色浆体系，适当的添加量将大大提高色浆的稳定性，而且能够减少润湿分散剂的量，以提高色浆的适用性并减少色浆对涂料体系的影响。一般来说，少量的气相法白炭黑足够达到所希望的防沉降效果。本质上防沉降效果是因为气相法白炭黑的触变性晶格结构（三维网状结构）,只有纯粹粘度的增加是不会导致成功。和 HL-200 的应用相比，疏水型气相法白炭黑提供更有利的条件，它们不发生如此激烈的团聚，而且因此更容易分散。气相法白炭黑的防沉作用对涂料存放非常有利，特别是某些颜料如金属粉和薄片，都极易沉淀及不能完全悬浮，使用气相法白炭黑可保证其分散不沉淀，明显改善涂料的开罐性能。以配方总量计，气相法白炭黑用量在0.4%至0.8%的范围内，但特殊情况下，比如富锌漆，需增加到2%,1.4.气相法白炭黑的易流性,由于固体物质粒子会发生团聚和结块，因此包装，储藏和以粉状形式传递就变得非常困难。在工业生产中，需要粉体在高大气湿度下和粉体受到压缩机的压迫力时有一个良好的流动性和存储稳定性。在粉末体系中，当干（低水分含量）粒子小于75m，粒子之间的作用力导致粉体通常粘结团聚（特别是25m尺寸以下的粒子），难以实现流态化，此时可以添加气相法白炭黑解决这个问题。气相法白炭黑的小粒径和高表面能，使其吸附在涂料粉体的表面，并在粉体表面形成一个表层，提高粉料的分散性。要提高助分散剂在粉体颗粒的粘结附着力，最好采用疏水型白炭黑，因为在小微米尺寸范围内，它们可以使粉体颗粒吸附力最大化，同时由于是疏水性产品，覆盖在粉体颗粒时可减少水份的吸附，这样可防止流动时结块。,1.5.气相法白炭黑的绝热性,无定形二氧化硅具有非常弱的导热性。尤其它的绝热范围可到1000，气相法白炭黑在绝热领域中的应用已被证明是非常成功的。大体上，下列对高分散粉末热传导的贡献：热辐射、固体固体传导、气体传导和自然对流。因为小毛孔尺寸的自然对流,而且也因为小固体物质容积率的固体-固体传导，能导致第一个近似值被疏忽。HL-380在50-130的温度内,由于辐射热而造成的热量损失占总损失热量的10,当其余热量损失归因于气体传导。在较高的温度下(大约800)，热辐射贡献将会急剧上升超过50%。气相法白炭黑也用在低温绝缘领域，在这里也具有相同的重要特性。例如用在船或发电厂的绝热储藏加热器、飞机涡轮、渠道绝缘和液体存储罐上。要使其达到最好的效果可以使用HL-300 和HL-380。,二、气相法白炭黑的应用领域,2.1.气相法白炭黑在硅橡胶中的应用 2.2.气相法白炭黑在胶粘剂、密封剂中的应用 2.3.气相法白炭黑在涂料、油漆和油墨中的应用 2.4.气相法白炭黑在橡胶中的应用 2.5.气相法白炭黑在树脂中的应用 2.6.气相法白炭黑化学机械抛光工业中的应用 2.7.气相法白炭黑在化妆品中的应用 2.8.气相法白炭黑在医药方面的应用 2.9.气相法白炭黑在消泡剂、隔热材料中的应用2.10.气相法白炭黑在农业、食品及其它方面的应用,2.1.气相法白炭黑在硅橡胶中的应用,硅橡胶具有较好的耐高低温、隔热、绝缘、防潮、防化学腐蚀、抗污染和生理惰性，在航空、航天、国防工业、机械制造、建筑装饰、生物医学等四十几个部门具有不可替代的作用，是公认的新型先进合成材料。未经补强的硅橡胶，其强度不超过0.4Mpa，没有使用价值。气相法白炭黑由于其比表面积大，粒径小，结构性高，具有优异的补强性能，硅橡胶经气相法白炭黑补强之后，强度最高提高可达40倍，具有广泛的用途。二氧化硅表面上硅醇基（Si-OH）可以与硅橡胶分子形成物理或化学结合，在二氧化硅表面形成硅橡胶分子吸附层，构成二氧化硅粒子与橡胶分子联成一体的三维网络结构，从而达到补强作用。,2.2.气相法白炭黑在胶粘剂、密封剂中的应用,在胶粘剂和密封剂中，气相法白炭黑主要作为补强剂和添加剂，起到流变控制、防沉降、防止流挂和补强作用。二氧化硅的粒径小、表面积大、表面硅醇基（SiOH）多及其聚集体的立体分支结构，通过氢键或范德华力使得二氧化硅与聚合物分子之间、二氧化硅分子之间产生强力作用，达到补强效果。气相法白炭黑在胶粘剂和密封剂体系中均匀分散后，可以形成一个二氧化硅聚集体网络，聚集体通过表面的硅醇基（SiOH）与聚合物分子形成氢键，使体系的流动性受到限制，体系的粘度增加，从而起到增稠的作用，同时，在剪切力的作用下，氢键和二氧化硅网络受到破坏，导致体系粘度下降，即发生触变效应，便于施工，一旦剪切力消除，二氧化硅网络和氢键又重新形成。从而有效防止产品储存期间的沉降和使用过程中的流挂。,2.3.1.气相法白炭黑在涂料、油漆和油墨中的应用,气相法白炭黑广泛应用与油漆、油墨及涂料领域，主要作为流变助剂、防沉剂、助分散剂使用。在液态体系中，气相法白炭黑主要作为流变控制剂使用，它们在基质中分散形成一个二氧化硅网络，在储存过程中可以有效防止颜料的沉降分层现象。在施工过程中，由于涂层边缘的溶剂挥发较快，导致表面张力不均匀，容易使涂料向边缘移动，二氧化硅网络能够有效地阻止涂料的移动而形成厚边，同时二氧化硅网络还可以防止涂料在固化过程中的流挂现象，使涂层均匀，这对于一些厚浆型涂料来讲至关重要。气相法白炭黑还可提高涂料的耐侯性、抗划伤性，提高涂层与基材之间的结合强度以及涂层的硬度。,2.3.2.气相法白炭黑在涂料、油漆和油墨中的应用,在粉末体系中，气相法白炭黑可以作为分散剂使用。由于气相法白炭黑的小粒径和高表面能，它们可以吸附在涂料粒子的表面，在表面形成一个表层，有利于提高涂料的流动性和喷涂性能。气相法白炭黑可以吸附涂料表面的水分，可防止涂料的结块。在高性能无内部损耗的涂料中，如海洋涂料、工业修补漆等方面，气相法白炭黑可用作消光剂和触变剂。在环保的高固含量油漆中，气相法白炭黑还可作为触变剂和分散剂。在工业（印刷）油墨中，气相法白炭黑可以控制产品的流动性能。在复印或激光打印方面，气相法白炭黑可作为分散剂来控制调节墨粉的流动性能。,2.4.气相法白炭黑在橡胶中的应用,气相法白炭黑能大幅度提高胶料的物理机械性能、减少胶料滞后、降低轮胎的滚动阻力而又不损失抗湿滑性能。在橡胶工业中，虽然炭黑是最有效的补强剂，然而其最大的缺点是不能用来制备彩色制品。气相法白炭黑的补强效果完全可以达到或超过炭黑的水平。在高档彩色橡胶制品中，气相法白炭黑是最好的补强剂。在轮胎工业中，胎面胶中添加气相法白炭黑可以提高胎面抗切割、抗撕裂性能，减少蹦花掉块。用于帘布胶中，可以大大提高帘布与胶料的粘合性能。气相法白炭黑的小粒子效应还可以使橡胶在添加后提高耐磨性能。,2.5.气相法白炭黑在树脂中的应用,在塑料中添加气相法白炭黑，可提高材料的强度、韧性、耐磨性、防水性和耐老化性，改善材料的加工性能及制品的外观。含有3-5%气相法白炭黑的不饱和聚酯树脂，其耐磨性提高1-2倍，拉伸强度提高1倍，冲击强度也大大提高。用气相法白炭黑改性的聚酰胺，可提高拉伸强度1.5倍，断裂伸长率提高3倍。在环氧树脂体系中，添加3%的气相法白炭黑可克服弹性体增韧而导致材料刚度和强度下降的缺点；并且可使复合体系的抗冲击强度提高40，拉伸强度提高21。在丙烯酸甲酯中添加4%的气相法白炭黑，可使材料的缺口抗冲击强度提高80以上且不降低材料的光学透明性。在聚苯乙烯塑料薄膜中添加气相法白炭黑，可提高薄膜的强度、韧性、透明性和抗老化性，也使薄膜易于张口，不会粘结。,2.6.气相法白炭黑化学机械抛光工业中的应用,在化学机械抛光（CMP）工业中，含气相法白炭黑的CMP浆料在CMP中占据着重要位置，种类及用量最多。利用机械法将气相法白炭黑粒子在一定条件下分散于水中是制备气相法白炭黑CMP浆料的主要方法，它能保证CMP浆料的高固含量（大于20%）和高纯度。目前气相法白炭黑CMP浆料已经大量使用在硅晶片及钛膜等表面加工。,2.7.气相法白炭黑在化妆品中的应用,在化妆品中，气相法白炭黑可以有效反射紫外线，而且易与化妆品中其他成分匹配，无毒无味，稳定性好，被紫外线照射后不分解、不变色。气相二氧化硅呈无定形结构，具有卓越的生理、化学稳定性，且不在体内聚集，因此可用于医药。其亲水性可用来消除水肿或降低伤口发炎时的分泌物，给腹泻病人固定和结合水分，在皮肤病学中广泛用做干燥剂。其高吸附性可用来吸附微生物和微小病毒，实验结果表明，气相二氧化硅作为吸附剂，其吸附能力超过了医药上应用的相应的吸附剂的吸附能力。气相二氧化硅还可作为药物载体，可延长药效和促进药物的吸收。利用气相二氧化硅以上的性能，将气相二氧化硅与其它材料复合可制备抗菌材料。,2.8.气相法白炭黑在医药方面的应用,在医药方面。气相法白炭黑的亲水性可用来消除水肿或降低伤口发炎时的分泌物；给腹泻病人固定和结合水分；在皮肤病学中广泛用做干燥剂。其高吸附性可用来吸附微生物和微小病毒。气相法白炭黑还可作为药物载体，延长药效和促进药物的吸收。气相二氧化硅在不同化妆品和药品中的使用，具备以下优点：牙膏：1、加工性能较好（脱气、分散）；2、挤出牙膏稳定；3、清洁时牙膏的分布均匀；4、膏体均匀（无分层现象）。软膏：1、吸收液态活性组份；2、很好地皮肤释出活性组分；3、涂施时变成液态；4、均匀（无组分分离现象）；5、在宽的温度范围内稳定。药片：1、加工（物料地流动性，较易从模中取出）；2、贮存不会出现问题（即使在相对湿度高的条件下）；溶解能力非常好。粉剂：1、黏附力；2、自由流动和分散性；3、增加容积密度；4、吸水性（吸水性降低）。,2.9.气相法白炭黑在消泡剂、隔热材料中的应用,在消泡剂工业中，气相法白炭黑由于特殊的结构，特别是三维网状结构，使其具有强吸附率而导致破泡，是高效消泡剂中最重要的一种添加剂。配制消泡剂应选择比表面积为200-380m2/g的气相白炭黑，用量一般为1份，可根据应用情况适度调整。以多孔材料为芯材的真空隔热板是近年来开发的一种新型高效隔热材料。它是根据真空隔热的原理，采用一定的工艺制成的一种具有特殊结构的复合材料。其芯部要求要用支撑作用，阻止热辐射作用及本身接触面小、热传导低的特性，气相白炭黑制成的芯部材料效果最好。,2.10.气相法白炭黑在农业、食品及其它方面的应用,在农业中，用气相法白炭黑与微量元素、生长调节剂和矿物肥料混合对种子进行处理，可保护种子免受机械破坏和受潮，可提高种子的发芽率、降低肥料的用量、提高农作物产量。气相法白炭黑可以作为食品添加剂用于牛奶、果汁、啤酒、麦片、肉类等中，起到保鲜、防腐、增加口感等作用。用于污水处理，气相法白炭黑与有机絮凝剂一起，絮凝有毒物质。,三、气相白炭黑在硅橡胶中的应用,3.1.硅橡胶的分类硅橡胶是最重要的有机硅产品之一。制备硅橡胶的原料通常是由线型聚硅氧烷（生胶）、补强填料、交联剂、催化剂、改性添加剂等组成。硅橡胶生胶是以Si-O交替主链、测基为有机基团构成的线型半有机高分子，使硅橡胶具有许多独特而优异的性能，如耐高低温、耐紫外、耐辐射、耐候、电绝缘、高透气性、生理惰性等，因此硅橡胶在航空、航天、电子电气、轻工、机械、建筑、化工、医学、日用品等方面得到了广泛的应用。,3.2.高温硅橡胶的生产,高温硫化硅橡胶是摩尔质量为（5080）*104g/mol的直链聚硅氧烷（硅橡胶生胶），并配合以补强填料、胶联剂、催化剂等各种添加剂，可采用普通橡胶的加工方法，在混炼机上混炼成均相胶料混炼胶，然后将混炼胶在高温（一般在150200度）下硫化即可使其从高黏滞塑性态转变在硫化胶弹性体。若采用模压、挤出、压延、涂胶、黏合等工艺，可高温硫化成各种硅橡胶制品。根据生胶的结构和添加剂的不同，构成了多种性能、多种用途、多种形态、牌号颇多的硅橡胶产品。而硅橡胶的性能则一般指其硫化胶的性能。随着高温硫化硅橡胶的不断开发和改进，在其产品的质量、性能、品种和数量等方面都取得了很大的发展，应用领域也得到并正继续得到广泛的开拓。,高温硫化硅橡胶生胶是摩尔质量在（5080）*104g/mol的线型聚二有机基硅氧烷。其端基可为OH、Me、Vi等，n、m、p分别为不同SiO链节的链节数（聚合度）。当R1R2Me 时，则为二甲基硅橡胶（MQ）；当R1Me，R2Vi 时，则为甲基乙烯基硅橡胶（VMQ）；当R1Ph，R2Vi 时，则为甲基苯基乙烯基硅橡胶（PVMQ）当R1CH2CH2CF3，R2Vi 时，则称为氟硅橡胶（FVMQ）当R1CH2CH2CN，R2Vi 时，则称为腈硅橡胶（NVMQ）；目前最常见、应用最多的是甲 基乙烯基硅橡胶。下面主要讲 述的是甲基乙烯基硅橡胶，其 它硅橡胶的生产工艺与甲基乙 烯基硅橡胶基本相同，只是所用的原料环硅氧烷及种类有所不同。,3.2.1.高温硅橡胶的生胶及制备,3.2.2.高温硅橡胶的生胶的制备,甲基乙烯基硅橡胶是以八甲基环四硅氧烷（俗称D4）或二甲基环硅氧烷混合物（DMC）和一定量的四甲基四乙烯基环四硅氧烷（俗称D4Vi）或甲基乙烯基环硅氧烷混合物（VMC）在90110、Me4NOH催化下开环聚合即得甲基乙烯基硅橡胶生胶。,3.3.1.高温硅橡胶的配方,制备高温硫化硅橡胶的原料除生胶外，还有各种各样的配合剂，如补强填料、增量填料、结构化控制剂、交联剂、集中交联剂、催化剂、颜料等。,3.3.2.高温硅橡胶的混炼,硅橡胶的加工同普通橡胶的加工工艺原理。即用炼胶将填料、结构化控制剂、交联剂、硫化剂、添加剂等混到生胶中得到混炼胶，然后将混炼胶用挤出机制成软管、胶条（绳）和电缆，或模压成各种模制品。其过程涉及到混炼、返炼、模压、挤出、压延、涂胶、黏合、硫化等工序。,3.3.3.高温硅橡胶的硫化机理,硫化机理：直链的硅橡胶生胶未硫化前不具有橡胶的特性，只有在交联剂、硫化剂的作用下，使其发生化学交联，形成三维网状结构后，才具有永久弹性。过氧化型和加成型两种配方的交联硫化机理是不同的。A.过氧化型 过氧化型高温硫化硅橡胶的硫化反应是按自由基反应机理进行的，即有机过氧化物首先在加热下分解出自由基，后者引发硅橡胶生胶分子中的有机基（甲基、乙烯基），并形成高分子自由基，两个高分子自由基耦合便产生交联，当然，还会存在其他类型两上高分子自由基之间的耦合。残留在硅橡胶硫化制品中的过氧化物分解产物可通过二段硫化除去。,3.3.3.高温硅橡胶的硫化机理,B.加成型 加成型高温硫化硅橡胶的硫化机理是通过硅氢加成反应来实现的，即在加热下氯铂酸催化甲基含氢硅油中的Si-H键与硅橡胶生胶分子中的乙烯基加成而发生交联，从硫化机理可发现，加成型高温硫化硅橡胶在硫化过程中不产生副产物，收缩率极小，可在适当低的温度下硫化，硫化速度随温度升高而加快。,3.3.4.高温硅橡胶的成型,模压 硅橡胶模压制品是通过模压成型。模压成型是橡胶制品生产中沿用较久的定型和硫化同时完成的一种方法。挤出 挤出成型法也称压出成型法。混炼硅橡胶在挤出机螺杆旋转强制的挤压下，通过一定形状的口模挤出，连续成型为硅橡胶预制品。压延 硅橡胶混炼胶的压延成型借助压延机进行。可以将硅橡胶混炼胶压延成硅橡胶薄膜，也可以与玻璃纤维或合成纤维布衬垫复合延成玻璃纤维胶布或合成纤维胶布等。涂胶 硅橡胶混炼胶可溶于溶剂中制成胶浆作涂料进行涂胶用。黏合 表面经处理后的许多基材均能与硅橡胶黏合，形成在基材表面黏合上硅橡胶的制品。硫化 高温硫化硅橡胶的硫化即为高黏滞塑性态的硅橡胶生胶转变成三维网状结构的弹性态的交联过程。不同的高温硫化硅橡胶类型有不同的硫化机理，不同的成型方式也有不同的硫化工艺。,3.3.5.高温硫化硅橡胶的性能,3.3.5.1.物理力学性能 与其他橡胶一样，高温硫化硅橡胶的物理力学性能与填充剂的种类与数量、交联结构、硫化方式等都有关系。硬度大，断裂伸长率和撕裂强度都降低。通常高温硫化硅橡胶的邵尔A硬度在4070时,其综合物理力学性能最好。一般地讲，在常温下高温硫化硅橡胶的物理力学性能比大部分橡胶差。,耐热性 高温硫化硅橡胶具有优异的耐热性，其耐热性要比一般橡胶好得多。一般高温硫化硅橡胶可在200下长期使用。虽然高温硫化硅橡胶在常温下的物理力学性能不如一般的橡胶，但在高温下的性能要比一般橡胶好。如在200以上温度时，硅橡胶的拉伸强度就高于一般的橡胶。耐高温性是高温硫化硅橡胶独特的性能之一。耐寒性 硅橡胶生胶具有非结晶性的分子结构，温度对其性能影响较小，使得硅橡胶具有优良的耐寒性。一般高温硫化硅橡胶的脆性温度为-60，可在-50200温度区间长期使用。而一般有机橡胶在-50时已经发脆而不能使用。高温硫化硅橡胶的耐寒性也是一般有机橡胶所不能比拟的。,压缩永久变形性 压缩永久变形性是衡量橡胶材料在一定温度下承受压缩载荷，当载荷去除后该橡胶材料所表现出来的回弹性的一个重要指标。耐臭氧、耐候性 高温硫化硅橡胶具有优良的耐紫外线和耐臭氧性能。它的耐臭氧和耐候性优于其他橡胶。将高温硫化硅橡胶制品长期置于室外曝晒、风雨侵蚀或臭氧浓度很高的环境中，也未发生龟裂和粘连现象，并基本保持其良好的物理力学性能和电性能等。电气特性 高温硫化硅橡胶具有优良的电气特性，高温硫化硅橡胶是很好的电绝缘材料。,耐水蒸气性 高温硫化硅橡胶可耐100热水、低压蒸气，在温水及沸水中长时间浸泡，物理力学性能与电气性能几乎不受影响。但在高压蒸汽中长时间工作后会发生降解。电气特性 高温硫化硅橡胶具有优良的电气特性，高温硫化硅橡胶是很好的电绝缘材料。耐化学试剂性 高温硫化硅橡胶对许多化学试剂有良好的抵抗能力。其他性能 高温硫化硅橡胶无毒、生理惰性，与人体皮肤长期接触不会引起刺激感。高温硫化硅橡胶薄膜的透气性大于有机橡胶，而且有选择性透气率，借此可分离混合气体。,3.3.6.影响高温硅橡胶性能的因素,影响高温硫化硅橡胶性能的因素是多种多样的，如硅橡胶生胶的结构与摩尔质量、补强填料的种类与用量、交联剂的种类与用量、硫化交联类型、催化剂的性质、各种助剂的性质与用量以及加工工艺等，正确地理解和掌握这些影响因素，对改进硅橡胶的性能，以得到所期望的产品是十分重要的。这里将讨论并分析甲基乙烯基硅橡胶热硫化体系中各种因素对其性能的影响。甲基乙烯基硅橡胶生胶 使用不同结构的硅橡胶生胶将会直接影响到最终产品的性能。但对于甲基乙烯基生胶来说，乙烯基含量、分布等也会在很大程度上影响到硫化胶的物理力学性能和硫化特性。补强填料 高温硫化硅橡胶生胶分子具有非结晶性结构，其大分子链非常柔顺，链间相互作用力弱，未经补强的硫化胶强度极低，无实用价值。白炭黑是硅橡胶最理想的补强填料。此外，石英粉、硅藻土、高岭土、陶土、碳酸钙、氧化锌等也可作为半补强填料和增强填料。,3.3.6.影响高温硅橡胶性能的因素,不同的硫化方法 高温硫化硅橡胶的硫化方式有：有机过氧化物硫化、加成硫化、高温热硫化等。不同的硫化方法，所得的硫化胶性能不同。过氧化物硫化 用有机过氧化物使硅橡胶硫化是最常用的方法。过氧化物的选择主要取决于硅橡胶的特性、加工方法、填料类型以及对硫化胶性能要求等。不同的过氧化物有不同的硅橡胶适用范围，不同的过氧化物对硫化胶的性能也有不同程度的影响。加成硫化 加成硫化是在催化剂存在下，含氢硅油或多氢硅烷分子中的Si-H键与甲基乙烯基硅橡胶中的乙烯基发生硅氢加成反应而进行硫化。其特点是：硫化胶的撕裂强度高，硫化均匀，透明度好，无裂解副产物，催化剂用量少等。高温热硫化 用有机硅双烯化合物作交联剂，共轭双烯与甲基乙烯基硅橡胶生胶中的乙烯基在高温下进行交联反应，可得到综合性能优良的硫化胶。不同硫化方法的特点 不同的硫化方法和硫化条件，对硅橡胶的交联密度以及对硅橡胶性能的影响不同。,3.3.6.影响高温硅橡胶性能的因素,交联剂和交联体系 多乙烯基硅油 使用含一定量的多乙烯基硅油作集中交联剂，可以得到综合性能优异的高强度硫化胶。当硫化胶受到外力时，通过集中交联点，将应力均匀地分散到众多的分子链上，不至于使硫化胶破坏，从而显示出高撕裂强度。多乙烯基有机化合物 与C胶一样，多乙烯基有机化合物也是硅橡胶很好的集中交联剂。含苯乙炔基的多官能团有机硅化合物 用含苯乙炔基的多官能团有机硅化合物作交联剂，得到的硫化胶不仅强度高，而且有新的硫化交联特性使用适量的含苯乙炔基的有机硅化合物作交联剂，所得硫化胶强度达到或超过了用C胶作交联剂的硫化胶强度。混合交联体系 加成型硫化硅橡胶的交联剂通常为含氢硅油，Si-H/Si-Vi摩尔比为2：13：1时，硫化胶性能较好。文献报道，使用扩散性好的氢硅烷或氢封端的硅氧烷与含氢硅油一起作混合交联体系得到的硫化胶撕裂强度更佳。这是由于它们在作为交联剂的同时，又使生胶分子链和分子间桥链得到增长，从而使硫化胶网状结构的柔顺性和物理力学性能明显提高。,3.3.7.高温硅橡胶的应用,1、在航空航天领域中的应用 高温硫化硅橡胶在航空航天领域的应用如近远程导弹、反导弹、运载火箭、航天飞机、宇宙飞船、通讯卫星、侦察卫星、气象卫星等，它们将在恶劣、复杂、条件十分苛刻的空间环境中运行，因为要求所用材料必须耐高低温、耐臭氧、耐辐射、耐老化、阻燃等。在所涉及到的橡胶制品中，普通的橡胶不满足这些要求，只有硅橡胶才能胜任。在该领域中具体所用到的硅橡胶制品有各种胶管、密封垫圈、垫片、皮碗、活门、防震件、热空气导管、开关护套、氧气面罩、防火隔板、仪器仪表的软管、缓冲垫、电线、电缆、插头、插座、开关按钮等。,3.3.7.高温硅橡胶的应用,2、在电线电缆工业中的应用 高温硫化硅橡胶耐高温、耐臭氧、耐候、电气性能优异；当其作为绝缘体燃烧分解时生成不导电的SiO2残渣仍起绝缘作用；它还有良好的导热性，作为电线电缆使用能快速排除由电流负载所产生的热量；它的耐电弧性能十分优异，在电晕放电情况下，可连续使用1000h，而一般有机橡胶绝缘电缆只能使用30min。因此高温硫化硅橡胶是电线电缆工业中应用的理想材料。高温硫化硅橡胶所应用的电线电缆主要有电力电缆、船舶电缆、加热电缆、点火电缆、原子能装置电缆、航空电线等。,3.3.7.高温硅橡胶的应用,3、在电子电气工业中的应用 高温硫化硅橡胶耐高低温、电气特性优异，而且在很大的温度区间和变化大的电频率范围内，其性能基本不变化，使之成为电子电器工业中的首选橡胶材料。应用高温硫化硅橡胶制品，可以保证电子电器的性能稳定、安全可靠。应用产品有电缆绝缘层、电器插接件、电器密封减震件、耐高温电位器密封圈等。导电高温硫化硅橡胶可作为导电连接件，性能稳定，显示数字准确；导电硅橡胶制品还广泛应用于微波炉、传真机、无引线集成线路。,3.3.7.高温硅橡胶的应用,4、在医疗卫生领域中的应用 高温硫化硅橡胶无毒、生理惰性、耐生物老化、对人体组织的反应小、生物相容性好，具有较好的物理机械性能，高温消毒而不受损，在医疗卫生领域得到了越来越广泛应用。硅橡胶在医疗卫生领域的应用可归纳为以下几类：长期留置于人体内的器官或组织代用品；短期留置于人体内的医疗器械；整容医疗器械；药物缓释体系；体外用品。,3.3.7.高温硅橡胶的应用,5、在汽车机械工业中的应用 发动机、变速器附近的衬套、软垫、皮带、保护罩、盖帽、密封圈等橡胶制品需要耐175的高温，有的地方需要耐300以上的高温。在这样的场合，一般的有机橡胶已不适用，需要用硅橡胶。硅橡胶在密封高温炉、低温冷藏箱结构部件，金属加工的热制品输送带，热胶辊等方面也被采用。6、在其他方面的应用 高温硫化硅橡胶做成的硅橡胶薄膜的透气性很好，其透气性是一般高聚物薄膜的几十倍，甚至几百倍。同时硅橡胶薄膜又具有很好的选择透气性。,3.3.8.气相二氧化硅在高温硅橡胶中的应用,高温硫化硅橡胶的交联主要是通过有机过氧化物来实现的。特定的过氧化物在高于100的条件下分解，产生高活性的化学自由基，这些自由基引发两个聚硅氧烷链的交联。每个聚合物链一般具有2040个交联点，该数目不足以产生所需的机械强度，但活性填料，如合成二氧化硅，可以非常有效地解决这个问题。二氧化硅的补强效果总的来说是通过非常小的二氧化硅微粒之间的相互作用以及微粒与聚合物基体之间的相互作用而产生的。在气相二氧化硅的表面存在几种形式的硅羟基，如孤立、相邻和双重等几种形式（见图11），它们可以由红外分析辨别，一般以孤立和相邻羟基为主。气相二氧化硅的表面硅羟基颗粒表面的孤立的硅羟基基团可以和其他二氧化硅上的硅羟基基团形成氢键，也可以和聚合物链上的硅氧烷结构形成氢键。,3.3.9.气相二氧化硅的BET对高温硅橡胶的影响,在一定添加量下，抗撕裂性随BET比表面积的增加而稳步增加。为了获得好的抗撕裂性，使用具有高比表面积的气相二氧化硅是明智的,3.3.9.气相二氧化硅的BET对高温硅橡胶的影响,BET比表面积对拉伸强度的影响。随BET比表面积增加到200m2/g时，可以观察到硅橡胶的拉伸强度不断提高。但当BET比表面积超过到200m2/g时，硫化硅橡胶的拉伸强度变化得很小。,3.3.9.气相二氧化硅的BET对高温硅橡胶的影响,3.3.10.气相二氧化硅的添加量对高温硫化硅橡胶性能的影响,邵尔硬度的增加与气相二氧化硅添加量几乎呈线性关系，添加量的影响远远大于BET比表面积的影响。,3.3.10.气相二氧化硅的添加量对高温硫化硅橡胶性能的影响,拉伸强度显然经过了一个最大值，这表明对一定BET比表面积，每一个给定体系都有一个最佳添加量，超过次添加量拉伸强度就会再度下降。这个规则同样适用于抗撕裂性，,3.3.10.气相二氧化硅的添加量对高温硫化硅橡胶性能的影响,3.3.11.疏水性气相二氧化硅,气相二氧化硅颗粒表面的孤立的硅羟基基团可以和其他二氧化硅上的硅羟基基团形成氢键，也可以和聚合物链上的硅氧烷结构形成氢键。这种物理作用对未硫化的混炼胶的流变性质和硫化橡胶的机械强度是至关重要的。我们可以建立一个模型：他是由二氧化硅微粒和聚硅氧烷链所构成的相对刚性的三维网络结构，因此小的外力是可以被这种相对高强度的三维网络结构所承受的。但当这种物理作用被足够大的外力打破时，尤其是与聚合物间的硅氧作用被打破时，二氧化硅的补强作用就会减弱，即硫化橡胶被撕裂。如果二氧化硅表面经过一定程度的改性，如：采用二甲基硅烷基团或三甲基硅烷基团改性，则混炼胶可抵抗更大的外力而不至于撕裂，使硫化橡胶撕裂的能量也就更大。,3.3.11.疏水性气相二氧化硅,表面改性的二氧化硅可以使聚硅氧烷链在其颗粒的表面在一定程度上进行滑动，同样二氧化硅颗粒之间也可更自由地作用。所以与先前含有未处理的二氧化硅刚性结构相比，体系开始变得更加柔韧，因此更多的氢键不再受位阻的影响，也就更加牢固而有效了，从而机械强度得以提高。当网络结构变得柔韧后，聚合物链段之间通过网络的化学交联也就更加有效，从而使整个网络的机械强度更高。这是因为原先混乱缠绕的聚合物链段现在至少在纵向变得更加伸展。理论上讲，硅羟基基团的甲基化也可以使二氧化硅微粒之间以及与聚合物基体发生交联。这种交联又进一步加强了硫化硅橡胶的机械强度，因为化学键要比氢键牢固的多。,