硅橡胶的结构特点和优良性能、硅橡胶配方设计 硅橡胶的结构特点和优良性能

1、分子键能高：

C-C 键能为 348 KJ/mol；Si-O 键能高达444 KJ/mol；而紫外线(300 nm)能量只有400 KJ/mol。分子链呈螺旋形，硅氧烷的键角更大（130°- 160°），分子间作用力小。

2、硅橡胶的独特性能：

优异的耐候性能，耐UV、O2、O3、盐雾等；

优异的绝缘性能，在宽广的温度及频率范围内，介电性能稳定。抗电弧性和耐漏电性非常好；

弹性好、低温柔顺性好，能在-50℃下使用。硅橡胶的玻璃化温度一般为-70~-50℃，特殊配方可达-100℃，表明其低温性能优异。这对航空、宇航工业用线的意义重大。

可做成透明制品，目视便可轻易检测出气泡或杂质等缺陷。

硅橡胶与一般的通用橡胶相比较,所有三大类的硅橡胶的配合组分都比较简单,热硫化型也是这样。除生胶外，配合剂主要包括补强剂、硫化剂及某些特殊的助剂，一般只需有5～6个组分即可组成实用配方。

硅橡胶配方设计应当考虑到以下几点：

（1）硅橡胶为饱和度高的生胶，通常不能用硫黄硫化，而采用热硫化。热硫化是以有机过氧化物作硫化剂的，因此胶料中不得含有能与过氧化物分解产物发生作用的活性物质，否则会影响硫化。 

（2）硅橡胶制品一般在高温下使用，其配合剂应在高温下保持稳定，为此，通常选用无机氧化物作补强剂。 

（3）硅橡胶在微量的酸或碱等极性化学试剂的作用下易引起硅氧烷键的裂解和重排,导致硅橡胶耐热性的降低.所以在选用配合剂时必须考虑到它们的酸碱性，同时还应考虑到过氧化物分解产物的酸性,以免影响硫化胶的性能。

硫化剂

除两类过氧化物的上述一般区别外，每一种过氧化物有其自己的特点。硫化剂BP是模压制品最常用的硫化剂，硫化速度快，生产效率高、但不适宜于厚制品的生产。

胶料在室温下存放时硫化剂就挥发，最好以分子筛为载体的形式使用。硫化剂DTBP不会与空气或炭黑起反应，可用于制造导电橡胶及模压操作困难的制品中。硫化剂DBPMH与DTBP类似，但常温下不挥发，它的分解产物挥发性很大，可以缩短二段硫化时间。硫化剂DCP在室温下不挥发，具有乙烯基专用型的特点，同时分解产物挥发性也较低，可以用于外压小的场合硫化。硫化剂TBPB用于制造海绵制品。 

对于乙烯基硅橡胶模压制品用胶料来说，各种过氧化物常用范围重量份如下：

组分  重量份

硫化剂BP 0.5～1

硫化剂DCBP 1～2

硫化剂DTBP 1～2

硫化剂DCP 0.5～1

硫化剂DBPMH 0.5～1

硫化剂TBPB 0.5～1

随乙烯基含量增高，过氧化物用量应减少。胶浆、压出制品胶料及胶粘剂用胶料中过氧伦物用量应比模压用胶料中的高。某些场合下采用两种过氧化物并用，能减少硫化剂的用量，并可适当降低硫化温度，提高硫化效应。 

硅橡胶用补强填充剂按其补强效果的不同可分为补强性填充剂，和非补强性填充剂，前者的直径为10-50nm，比表面积为70-400m²/g，补强效果较好；后者为 300-10000nm,比表面积在30m²/g以下，补强效果较差。 

1、补强填充剂
白炭黑的种类和特性，硅橡胶所用的补强填充剂主要是指合成的二氧化硅，又称白炭黑。白炭黑分为气相白炭黑和沉淀白炭黑。 

a、粒子的大小、比表面积、表面性质、结构等与原料气体的比例、燃烧速度、SiO2核在燃烧室中停留时间等因素有关。 

气相白炭黑粒子越细，它的比表面积就越大，则补强效果就越好，但操作性能就越差。反之它的粒子粗些，比表面积也小，补强效果就差，但操作性就要好一些。 

气相白炭黑为硅橡胶最常用的补强剂之一，由它补强的胶料其硫化胶的机械强度高，电性能好。气相白炭黑并可与其它补强剂或弱补强剂并用，以制取不同使用要求的胶料。 

b、

（2）白炭黑的补强机理、表面化学白炭黑对硅橡胶的补强机理。认为有以下二种。 

a、橡胶被填料粒子吸附填料粒子吸附聚合物，使橡胶分子链段直接固定在填料粒子的附近或者沿着填料表面定向或被填料聚集体滞留。 

b、橡胶与填料粒子结合填料粒子与聚合物链段结合产生有效的交联以及聚合物缠结了填料粒子。 

基于上述二种作用，使白炭黑对硅橡胶起到补强作用。 

白炭黑由于其生产方法不同，其酸碱性是不同的。气相白炭黑呈酸性，沉淀白炭黑呈碱性。最纯的无HCL的气相法白炭黑的pH值为6，这是由于白炭黑表面的羟基在水中离解产生了H+所致。pH值低于4.6时,则是由于高温水解留存下来的HCL引起的。 

白炭黑的物理化学性能直接反映质量情况，因而准确进行测定对不同的使用要求是十分重要的。目前国外各厂家的指标不尽相同，但公认的一些重要指标各家都要测定。最重要的指标是：反映其初级结构的指标，如粒径尺寸和分散度，比表面积；反映其二次结构的指标，如吸油值等；反映其表面化学情况的指标，如表面各种羟基的浓度等。 

a、粒径大小和粒径分布由于生成条件、粒子增长的情况存在差别，故白炭黑的粒子直径并不均一，平常所说的粒子直径，只具有统计平均的意义。 

b、比表面积的测定比表面积是反映粉料物质的外表面积大小的指标，对于一种多孔隙性的粉料物质来说，其比表面积为孔隙内的表面积和外表面积之和。 

一般来说，粉料物质的粒径与其比表面积呈反比关系，所以比表积的测定可定性地反映粉体的粒径大小。由于电子显微镜并非所有工业单位都能具备，粉体的粒径就无法获得，因而比表面积的测定就具有重要的实际应用价值。 

c、表面羟基的测定白炭黑的表面存在着硅醇基团，而白炭黑的许多应用直接与这种基团有关，因此，定量地测定表面羟基是十分重要的。 

白炭黑表面羟基的则定的数据，一般包括总羟基、相邻羟基、隔离羟基等。后两种是以Si-OH的形式结合在白炭黑表面的，统称为结合羟基；总羟基则是结合羟基与吸附在白炭黑表面上的水分子中的羟基之和，这几种羟基数据可分别在不同条件下测定。测定条件为： 

1)由白炭黑袋中直接取样测得的羟基为总羟基量；

2）将白炭黑于110℃下烘干3小时后测定的羟基为结合羟基；

3）将白炭黑于600℃下烘干3小时后测定的羟基为隔离羟基；

4）结合羟基和隔离基之差则为相邻羟基。 

常用的弱补强剂有硅藻土、石英粉、氧化锌、二氧化钛、硅酸锆和碳酸钙等。

来源：橡胶技术网