增塑剂对室温硫化硅橡胶老化性能的影响

吴健涛 陈炳耀 姚荣茂 全文高

摘 要：随着城镇化进程的不断推进，交通、建筑行业取得很大的发展成就，在施工过程中对石材粘接、建筑密封、地砖填缝等大量应用到室温硫化硅橡胶。这些建筑、工程的产品质量或寿命，与室温硫化硅橡胶的老化性能好坏密切相关，所以硅橡胶耐老化性能指标对于评价硅橡胶的质量具有关键的参考作用。目前市场上常见的室温硫化硅橡胶均含有一定比例的增塑剂原料，而这一增加硅橡胶弹性的关键原料对硅橡胶的耐老化性有决定性的影响。本文通过氙灯老化和UV荧光紫外老化两个实验分析，增进人们对增塑剂与硅橡胶耐老化性能关系进行更深刻的了解。

关键词：增塑剂;室温硫化;硅橡胶;耐老化性能

中图分类号：TQ047.9 文献标识码：A

0 前言

在幕墙玻璃、石材挂接、瓷砖填缝等建筑施工领域，每年都会需要大量的室温硫化硅橡胶建材消耗，大量的市场需求量拉动了硅胶行业的蓬勃发展。我国自上世纪五十年代开始自主研制和生产硅胶产品，到了2019年末国内硅橡胶产品产量达到100万吨左右，为国内交通、建材等建筑领域的发展提供了充足的物质保障。但是在硅橡胶施工和使用过程中，胶体发白、寿命短等老化性问题投诉从未间断，严重制约了硅橡胶的发展、威胁人们财产和人身安全。如何增强室温硫化硅橡胶的粘接寿命，提升胶体的耐老化性能具有重要的研究意义。

1 氙灯老化潮湿暴露实验

1.1 实验过程

1.1.1 样品的配置

本试验旨在验证增塑剂对室温硫化硅橡胶耐老化性能的影响，分别选用100%硅油、掺杂了8%白油的硅油、100%裂解硅油三类原料为硅橡胶样品的增塑剂，试验情况详见如下分析。

1.1.2 试件制备与实验

选用两张表面光滑的玻璃板，要求表面干净无油污杂质。玻璃板尺寸为长50 mm，宽12 mm，高12 mm的试验基材，然后把研制好的硅橡胶胶液均匀的涂抹在玻璃板基材上，最后将两张玻璃板合并一起并压实，放入到恒温恒湿的培养室内养护30d。将经过一个月培养的试件放入到氙灯老化试验箱中进行潮湿暴露实验，最后对各个试验样品进行各项性能制备检测。

1.2 结果与分析

1.2.1 外表变化

在经过氙灯老化试验后，通过对各个试验样品的外表进行观察，发现各个胶体试样并没有什么明显的变化，但是试验箱内的固定卡板均粘有一定量的污渍。不同类型的样品下卡板，污渍粘附严重程度有很大差异，其中以100%硅油研制的第一类样品下卡板只有轻微的污渍，以掺杂了8%白油的硅油研制的第二类样品下污渍最严重，以100%裂解硅油研制的第三类样品下有小面积的污渍。

1.2.2 粘结性能

将经过氙灯老化试验后的硅橡胶试件放入恒温恒湿培养室内放置24 h，然后对各组试样进行粘结性能测试。试验结果发现，以100%硅油研制的第一类样品拉伸强度、断裂伸长率等粘结指标在老化前后变化并不明显;以100%裂解硅油研制的第三类样品在进行定伸粘结性实验后发现橡胶的内部已经出现严重的损坏情况;同时还可以发现，第二类和第三类硅橡胶在经过氙灯老化试验后拉伸强度基本没有什么变化，但硅橡胶的断裂伸长率变化相当的明显。综合试验数据可以发现，通过用氙灯老化潮湿的处理方式，虽然可以检测和判定出硅橡胶的耐老化性能的优劣，但是很难判定到各组硅橡胶中增塑剂的配比信息。

2 UV荧光紫外老化干燥暴露实验

2.1 实验过程

2.1.1 样品的配置

为了进一步的验证增塑剂对室温硫化硅橡胶耐老化性能的影响，试验中选用两类原料样为增塑剂原料。其中第一类增塑剂原料为100%硅油，第二类增塑剂原料为掺杂了8%白油的硅油，将上述两类增塑剂原料分别制备成硅橡胶试样。

2.1.2 试件制备与实验

选取两张表面干净铝条基材，要求基材长75 mm，宽25 mm，高25 mm;然后把研制好的硅橡胶胶液填充到基材中间，最后将样品放置在恒温恒湿的实验室中30d。将经过一个月培养后的试件分别进行压缩与非压缩处理，然后放入到UV荧光紫外老化试验机内进行干燥暴露实验，最后对该试验样品进行各项性能制备检测。

2.2 结果与分析

2.2.1 外表变化

在经过UV荧光紫外老化试验后，通过对试验样品的外观观察发现上述的两类试样中，第一类以100%硅油为增塑剂的硅橡胶没发现什么明显的变化，但是以掺杂8%白油的硅油作为增塑剂的硅橡胶已经出现明显的硬化问题。

2.2.2 粘结性能

在检测各类样品的粘结性能之前，首先需要对各组试样进行非压缩处理，然后才能进行粘结性能测试与分析。试验结果可以发现，以100%硅油为增塑剂的第一类样品在粘结性能上非压缩前后没有发生明显变化，但是以掺杂8%白油的硅油作为增塑剂的第二类样品在非压缩后各项性能均出现明显的变化。试验表明，非压缩后的第二类硅橡胶在断裂伸长率方面下降了三分之一左右，同时硅橡胶的拉伸模量也下降了十分之一左右。试验证明，以100%硅油为增塑剂所研制的室温硫化硅橡胶粘接的性能表现更优异，而且施工环境对其性能的影响比较小。

2.2.3 污染性测试结果

将经过UV荧光紫外老化试验处理后的试验试件放入恒温恒湿培养室内放置24 h，然后对其进行污染程度的检测。在检测前把染料等污染物涂抹在基材表面上，参照染料指示方法进行污染程度的检测。在检测各类样品的污染程度之前，首先对各组试样进行非压缩和压缩处理。试验结果发现，在不同处理方式情况下，检查出来的结果也不尽相同;其中压缩后第一类硅橡胶污染程度比第二类要高，但是在非压缩条件下第一类硅橡胶的污染程度又比第二类要低。可以造成这一检测结果差异的原因在于压缩处理过程疑把增塑剂白油全部排出，并且在不断试验的过程中全部挥发完了。

3 结语

通過上述试验可以发现，硅酮密封胶研制过程中增塑剂品种的选择，会对密封胶的耐老化性能产生关键性的影响。为了增加硅橡胶的弹性、韧性，在硅橡胶配方体系中会加入一定量的增塑剂进行研制，如果107胶与增塑剂原料搭配得不是很科学、适当，势必会削弱到硅橡胶的耐老化性，降低硅橡胶粘接耐久性和使用寿命。但是，除了107胶与增塑剂原料搭配因素外，硅橡胶的生产、贮存以及施工和养护等各环节，都可能影响到硅橡胶的老化性能和使用寿命。一个人的知识和能力始终是有不足的，希望更多更专业的硅橡胶研究员、工程师等相关专业人士不断完善解决对策，为室温硫化硅橡胶具有更优异的老化性能做出质量保障。

参考文献：

[1]王韵然，罗廷纲，夏志伟，等.硅橡胶老化性能的研究进展[J]有机硅材料，2011，25（01）：58-61.

[2]陈炳耀，全文高，彭小琴，等.白矿油对中性硅酮密封胶性能影响的研究[J]化学与黏合，2015，37（06）：423-425+454.

[3]王腾，田雨，杨璠，等.高温硫化硅橡胶改性及老化研究进展[J].化工进展，2016，35（S2）：209-213.

[4]刘云鹏，石倩，梁英.干燥环境下紫外辐射对硅橡胶老化性能的影响[J].高压电器，2015，51（04）：129-132+138.