加成型紡織商標(biāo)用液體硅橡膠的配方設(shè)計(jì)說課材料

1、加成型紡織商標(biāo)用液體硅橡膠的配方設(shè)計(jì)加成型液體硅橡膠是一種無毒、無味具有優(yōu)良生理惰性的新 型材料，是近年來發(fā)展較快、檔次較高的有機(jī)硅產(chǎn)品。液體硅橡膠（LSR）粘度低（一 般在硫化前具有一定流動性 ） ，通過含乙烯基硅油和含硅氫鍵的化合物在鉑催化 劑作用下進(jìn)行硅氫加成反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。 由于加成型液硅橡膠在理論上不產(chǎn)生副產(chǎn) 物，且具有收縮率低、操作時(shí)間容易控制、轉(zhuǎn)化率高、能深層硫化等特點(diǎn)，因而 被大批量用于服裝商標(biāo)制作。 服裝商標(biāo)生產(chǎn)主要以布料為底材， 用硅橡膠做漿料， 通過厚板印刷紡織品印花圖案， 既可印出各種規(guī)格不同的產(chǎn)品， 厚度也可以任意 選擇，質(zhì)感強(qiáng)烈，圖案表面光澤亮麗，且柔和溫潤，可進(jìn)行多

2、色及套色印花，印 出的圖案絢麗多彩， 美不勝收?？偟膩碚f，硅橡膠在布料領(lǐng)域主要為裝飾性應(yīng)用， 利用硅橡膠強(qiáng)烈的裝飾效果，在牛仔服、T 恤衫等休閑服飾、演出服飾、唐裝及泳衣、潛水服、內(nèi)衣上進(jìn)行硅橡膠印花，以提高產(chǎn)品的附加值。本實(shí)驗(yàn)以D4（或DMC、） 乙烯基雙封頭、 乙烯基環(huán)體等為原料， 以四甲基氫氧化銨為催化劑合成了 高摩爾質(zhì)量的乙烯基硅油；以高含氫硅油、含氫雙封頭、六甲基二硅氧烷、D4等為原料合成低含氫硅油交聯(lián)劑；再以白炭黑、MQ樹脂為填料，以二甲基硅油為稀釋劑制備紡織商標(biāo)用透明液體硅橡膠。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1 主要原材料D4或DMC GE東芝有機(jī)硅公司；乙烯基雙封頭、乙烯基環(huán)體：寧波市 恒昌

3、新材料有限公司；高含氫硅油：KF-99，信越化學(xué)工業(yè)株式會社；六甲基二 硅氧烷：浙江新安化工股份有限公司；六甲基二硅氮烷：Degussa公司；氣相白炭黑： N-20， Wacker 公司；四甲基氫氧化銨：北京朝福實(shí)驗(yàn)化工廠；含氫雙封 頭劑：浙江三門鴻?quán)l(xiāng)有機(jī)硅助劑廠；二甲基硅油：KF-96，粘度為O.IPa s,信越化學(xué)工業(yè)株式會社；鉑金絡(luò)合物：自制；抑制劑：甲基丁炔醇，四川天一科技 公司；正硅酸乙脂：Si40 ,浙江衢州瑞力杰化工有限公司；固化 （硬化）劑TM-1310B自制；偶聯(lián)劑：KH-570,深圳市優(yōu)越昌浩科技有限公司。1.2 設(shè)備與儀器強(qiáng)力電動攪拌器：JBD-90型，上海標(biāo)本模具廠；旋

4、轉(zhuǎn)式粘度汁：NDJ-79 型，同濟(jì)大學(xué)機(jī)電廠；轉(zhuǎn)子粘度計(jì)：NDJ-1型，上海金科儀器設(shè)備廠；電光分析 天平：TG-380B上海實(shí)驗(yàn)儀器廠；三輥研磨機(jī)：SY-150,常州八方機(jī)械廠；拉 力試驗(yàn)機(jī)：GT-7010-AE高鐵（東莞）檢測儀器有限公司；沖片機(jī)：GT-7016-A, 高鐵（東莞）檢測儀器有限公司；硬度計(jì)：LX-A,上海橡膠實(shí)驗(yàn)廠；硫化機(jī)：XW-20 無錫市錫偉橡塑機(jī)械廠；密煉機(jī)： 5 L ，江蘇如皋通達(dá)機(jī)械有限公司；硫化儀： EKT-2000,臺灣華中科技有限公司；比重計(jì)：NB-1型，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司。1.3 實(shí)驗(yàn)步驟1.3.1 乙烯基硅油的合成將 D4（DMC、） 乙烯基雙封頭

5、、乙烯基環(huán)體等按一定比例加入三口燒瓶 中，升溫至60-70E，抽真空脫水1h;去掉真空，加入四甲基氫氧化銨催化劑， 升溫至110-115C,攪拌聚合2h,當(dāng)燒瓶中物料粘度基本不變時(shí)， 迅速將物料加 溫到190-200C，恒溫破媒1 h后，抽真空脫除低分子，得到外觀無色透明的乙 烯基硅油，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)物的比例， 制備乙烯基含量和分子量不同的乙烯基硅油。1.3.2 端含氫硅油制取將D4含氫雙封頭、高含氫硅油 KF-99、六甲基二硅氧烷及酸性阻離 子樹脂按一定比例投入三口燒瓶中， 控制溫度65-70E攪拌回流2h,而后升溫至 115-120C繼續(xù)攪拌聚合3h,反應(yīng)結(jié)束后過濾所得液體再投入三口燒瓶中，

6、120C 減壓脫除低分子得到含氫硅油，備用。1.3.3 乙烯基MC樹脂的合成在容積為3L的耐壓玻璃瓶中加入六甲基二硅氧烷 342 g、乙烯基雙封 頭99 g、正硅酸乙酯 Si40 1200g和濃H2SO4l5g,在攪拌下于5min內(nèi)滴加254g 水，這時(shí)液體溫度升到60C以上，將反應(yīng)物在115C下攪拌反應(yīng)5h。反應(yīng)結(jié)束 后將反應(yīng)物置于蒸餾燒瓶中，用 NaHCO中和后加入甲苯，將副產(chǎn)物乙醇和殘存 的水蒸出，然后繼續(xù)升溫至140C，將甲苯蒸出得到 MC樹脂，待用。1.3.4 白炭黑處理將白炭黑加到處理器中，在攪拌下投入六甲基二硅氮烷、二甲二乙、水，在160C、真空0.03-0.0 6MPaF處理2

7、-3h，然后除去殘余的低揮發(fā)物，待 用。1.3.5 液體硅橡膠基料的制備(1) A組份AP-1310A-35的配制：將乙烯基硅油及已經(jīng)處理過的氣相白 炭黑投入密煉機(jī)中升溫至，150-160C熱處理2h，然后冷卻再投入二甲基硅油、 MC樹脂和鉑金催化劑等，攪拌均勻，過濾，包裝。(2) B組份固化(硬化)劑TM-1310B配制：按生產(chǎn)配方工藝將乙烯基硅 油、含氫硅油、抑制劑和偶聯(lián)劑 KH-570等攪拌均勻，過濾，包裝。1.3.6 性能測試將A B組份按質(zhì)量比10: 1混合均勻，于130CX 5min制成標(biāo)準(zhǔn)試片， 分別用啞鈴和直角裁刀截取，拉伸強(qiáng)度和伸長率按GB/T528-1998測試，撕裂強(qiáng)度按

8、 GB/T528-1999 測試，硬度按 GB/T531-1999 測試，粘度按 GB/T2794-1995 測試，密度按GB/T533進(jìn)行測試。2 結(jié)果與討論2.1 氣相白炭黑用量對液體硅橡膠性能的影響由表 1 可以看出，隨氣相白炭黑用量的增加，硅橡膠基料的硬度不斷 升高，影響液體膠的加工性能， 但硅橡膠的物理力學(xué)性能是上升趨勢。 要制備紡 織標(biāo)牌用液體硅橡膠首先考慮液體基膠的粘度和流動性， 白炭黑的用量以 15-20 份為宜。表 1 氣相白炭黑用量對紡織商好用液體硅橡膠力學(xué)性能和加工 性能的影響項(xiàng)目白炭黑用量 / 份101520253035密度 /(g cm-3)1.0801.0831.0

9、851.0921.1001.120基料粘度/(Pa s )1804306407609001100硫化性能(130 °CX 5min)邵爾 A 硬度202836444858拉伸強(qiáng)度 /MPa5.306.507.267.508.208.90撕裂強(qiáng)度/(kN m -1)18.4022.3024.3029.6037.6240.27扯斷伸長率 /%530580633640660730線收率 /%0.20.20.20.20.20.21）以Wacker HDKN-2C為例，其比表面積為 200m2/g；乙烯基硅油用量 100份，其混合粘度為20Pas,高低粘度分別為5Pas、80Pas。2.2 乙

10、烯基硅油粘度對液體硅橡膠性能的影響由表 2 可見，用高低粘度搭配的相同粘度乙烯基硅油做基礎(chǔ)硅油在物 理性能方面優(yōu)于單一粘度硅油。 同時(shí)發(fā)現(xiàn)配制相同粘度硅油做基礎(chǔ)油時(shí)， 用高分 子量硅油比低分子量硅油，其液體硅橡膠的物理力學(xué)性能更佳。表 2 乙烯摹硅油粘度對紡織商標(biāo)用液體硅橡膠力學(xué)性能和加工 性能的影響項(xiàng)目乙烯基硅油1#2# 3#4#5#基料粘度/(Pa s)430428432433425邵爾 A 硬度3636363636拉伸強(qiáng)度 /MPa5.26.56.46.15.7撕裂強(qiáng)度/(kN m -1)17.322.321.319.618.9扯斷伸長率 /%510580538510490 線收率 /%

11、0.20.20.20.20.2密度/(g cm-1)1.081.081.081.081.081)氣相白炭黑N-20: 15份；硫化條件：130CX 5min； 2)用量100份, 混合粘度為20Pas ,高/低粘度：1#-粘度為20Pas的單-硅油； 2#- 5/80(Pa s) ； 3#- 2/80(Pa 3) ； 4#- 5/40(Pa s) ； 56- 2/40(Pa s)。2.3 稀釋劑二甲基硅油用量對液體硅橡膠性能的影響 由表 3 可見,隨著二甲基硅油用量的增加,硅橡膠的物理力學(xué)性能呈 下降趨勢,粘度低,流動性好,加工性能優(yōu)越。添加量以 2-4 份為佳。表 3 稀釋劑二甲基硅油用量對

12、紡織商標(biāo)用液體硅橡膠力學(xué)性能 和加工性能的影響 硅油用量 /份粘度/(Pa s)密度 /(g c m-3)邵爾 A 硬度拉伸強(qiáng)度 /MPa 撕裂強(qiáng)度 /(kN m-1) 扯斷伸長率 /% 線收率 /% 04281.08366.522.35800.123401.08336.219.44300.242701.08305.714.73500.262201.08284.312.62900.21)乙烯基硅油用量100份，混合粘度為20Pas,高/低粘度為5/80(Pa s)，氣相白炭黑N-20用量15份，二甲基硅油粘度為 O.IPa s。2.4 乙烯基MD樹脂用量對液體硅橡膠性能的影響由表4可見，在基膠

13、中添加大量的MC樹脂使液體硅橡膠的粘度、拉伸 強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、扯斷伸長率等力學(xué)性能都下降，但硬度卻升高，總體上對硅橡 膠補(bǔ)強(qiáng)效果不佳。當(dāng)MC樹脂用量為10-20份時(shí)，液體硅橡膠的力學(xué)性能接近或 超出國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。此結(jié)果與某些文獻(xiàn)介紹MQ對脂有補(bǔ)強(qiáng)作用相矛盾。表4 乙烯基MQ樹脂用量對紡織商標(biāo)用液體硅橡膠力學(xué)性能和加 工性能的影響 MQ樹脂用量/份粘度/(Pa s) 密度/(g cm-1) 邵爾 A 硬度 拉伸強(qiáng)度 /MPa 撕裂強(qiáng)度/(kN m -1) 扯斷伸長率 /% 線收率 /% 03401.0833 6.219.44300.252701.08346.017.63400.210

14、1901.08355.415.43130.2151581.08384.414.62900.2201341.08393.912.32300.225981.08403.410.81900.21) 條件同表 3 ，二甲基硅油用量 4 份。2.5 鉑金絡(luò)合物和抑制劑用量對加工性能的影響 為了研究鉑金催化劑和抑制劑對液體硅橡膠加工性能的影響，筆者參 考 KE1310ST、SilastkT4 、 XE15-8678 等液體硅橡膠并對其加工性能進(jìn)行測試。由表 5 可見，調(diào)節(jié) ts10 。和 tC90 對液體硅橡膠加工性能和成型周期 特別重要。否則會因未完全硫化而造成粘接不夠或因硫化太快影響安全生產(chǎn)操作 期，

15、進(jìn)而直接造成生產(chǎn)效率的降低和原材料的浪費(fèi)。表 5 鉑金絡(luò)合物和抑制劑用量對紡織商標(biāo)用液體硅橡膠加工性 能的影響 項(xiàng)目KE1310STSilastic T4XE15-8678國內(nèi)樣品AP1310-35w(Pt)/ x 10-625w(抑制劑)/%0.16 ts10/s 1914171919 ts20/s2319202222tc50/s29272730tc90/s5755595859ML/（N m）5.45.35.75.74.1MH/（N m）13.2114.3615.1715.1713.461）在140CX 5min條件下用硫變儀測試。根據(jù)筆者多年的測試和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，紡織商標(biāo)用液體硅橡膠所

16、 需鉑金催化劑和抑制劑的最佳用量分別為 2.5 CX 10-5和0.16%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）, ts10 以 15-20s ，tC90 以 50-60s 為最佳選擇。2.6 固化（硬化）劑TM-1310B用量對液體硅橡膠性能的影響由表 6可見，隨固化 （硬化）劑用量的增加，液體硅橡膠的物理力學(xué)性 能也增大， 但當(dāng)其用量為 8-10 份時(shí)力學(xué)性能較佳。 當(dāng)固化（硬化）劑小于 6份時(shí)， 由于交聯(lián)劑不足，固化不完全甚至不能固化，當(dāng)固化 （硬化）劑大于 14份時(shí)，由 于交聯(lián)劑過量而發(fā)泡， 從而影響液體硅橡膠的物理性能和加工性能。 因此固化 （硬 化）劑以8-10 份為最佳。表6固化（硬化）劑TM-1310B

17、用量對紡織商標(biāo)用液體硅橡膠力學(xué)性能和加工性能的影響固化劑用量 / 份130CX 5min硫化后性能邵爾 A 硬度 拉伸強(qiáng)度 /MPa 撕裂強(qiáng)度/（kN m） 扯斷伸長率 /% 線收率 /% 2不完全固化粘手6252.214.972060.2（ 試片有點(diǎn)粘 ）6344.2111.952560.28374.9814.282740.210385.0515.082720.212394.5714.152610.214能夠成型但試片發(fā)泡2.7 開發(fā)產(chǎn)品 AP1301A-35 與國內(nèi)外同類產(chǎn)品的比較表 7 為國內(nèi)外紡織商標(biāo)用液體硅橡膠的物理力學(xué)性能的測試對比。表 7 紡織商標(biāo)用液體硅橡膠的物理力學(xué)性能項(xiàng)目內(nèi)容KE1310ST日本信越Silasdc T4 道康寧XE15-8678 通用東芝無牌號 （ 國內(nèi) ）AP-1310A-35 深圳安品外觀半透明泛白半透明泛白半透明泛白半透明泛白半透明泛白基料粘度/（Pa s）135120140140125密度 /(g cm-3)1.081.081.101.081.08固化劑粘度/(Pa s)3.03.03.03.02.5140CX 5min硫化后性能邵爾 A 硬度4238374138拉伸強(qiáng)度 /MPa4.74.64.24.384.9撕裂強(qiáng)度/(kN m -1)15.4014.7013.4014.6015.0