模(mó)具膠所具有的優異的耐熱性,使其能廣(guǎng)泛應用於高新(xīn)技術領域。在今後(hòu)對高(gāo)溫模具膠材料的研究中,通過添加耐(nài)熱(rè)添加劑,降低和消除膠料中的酸、堿以阻止矽氧主鏈的降解反應及選(xuǎn)擇合適的填料等(děng)途(tú)徑來實現在(zài)300℃以上也能長期使用的模具膠。
模具膠耐熱添加劑
加入金屬氧化物(過渡、稀土和堿土等)能提高模具膠的耐熱性(xìng)。其可能的機理是(shì)某些具有氧化-還原作用的金屬氧化物,如:氧化鈰(CeO2)、氧化鐵紅(Fe2〇3)等,在(zài)一定的溫度範圍內能夠吸收模具膠中由於氧化產生的自由基,而(ér)且能(néng)在氧氣作用下再生0;還有些金屬化合物可能吸收了模具膠中某些能催化降解反應的微量酸或堿性物質,從而增強模具膠(jiāo)的耐熱性M。
氧化鈰能提高工藝品模具矽膠的耐(nài)熱性,並能明顯改善(shàn)其耐油性。這可能(néng)是由於稀土鈰特殊的電子(zǐ)結構(f電子層未充滿)使其容易形成配合物,所形成(chéng)的配(pèi)合(hé)物通過阻止模具膠分子的鏈段運動,抑製了模具(jù)膠(jiāo)在溶劑中的溶(róng)脹,從而提高了(le)橡膠的耐油性afl。添加納米CeO2和Fe2Og的模具膠與空白試樣相比,氧化交聯反應溫度分別提高(gāo)了17.6°C和23°C,這(zhè)說明CeO2和Fe2O3的加(jiā)入都能明顯提高聚矽(guī)氧烷側基的氧化交聯反應(yīng)溫(wēn)度(dù),從而提高模具膠的耐熱空氣老化性能&2。
三氧化二鋁(AI2O3)和氧化(huà)鋅(ZnO)均能提高(gāo)工藝品模具矽膠的熱穩定性,並能(néng)降低其熱膨脹係數(shù),可用(yòng)於製作導熱模具膠墊片M。Y.M.Li等人通過矽氮烷和金屬鋰鹽與三氯化鐵(FeCl;)在四氫呋(fū)喃溶(róng)液中的縮聚反(fǎn)應製備了含鐵聚矽氮烷(PSZI),並發現PSZI具有抗氧劑和(hé)熱穩定劑的雙重功能,能明顯改善工藝品(pǐn)模具矽膠在300C下的熱氧老化性(xìng)能M。V.P.Silva等人(rén)發現(xiàn),填充10份(fèn)TiO2的甲基模具膠具有良好的耐熱穩定性;隨著T1O2用量的增加(jiā),模具膠的熱分解溫度則會降低。
這可能是由於隨著TiOi用量增加,會產生大量鈦醇基(Ti—OH),鈦醇基會加速交聯網絡的破壞,導致模(mó)具膠交聯密度降低15。用乙烯基三甲(jiǎ)氧基矽烷(VTMS)對Fe^Og進行改性能明顯提(tí)高工藝品模具矽膠的耐老化性能。
這(zhè)是因為(wéi)VT-MS中的乙烯基能參與(yǔ)模具膠基體的交聯反應,使整個(gè)交聯網絡更為密實;另一方(fāng)麵,經VTMS改性(xìng)的FqOg在模具膠基體中的分散性進一步提高&3。二氧化錫(SnO2)能明顯提高注射成型矽膠的耐熱(rè)氧老化性能。XPS分析表明(míng),熱空氣老化過程中Sn元素從高價態(Sn+4)還原到低價(jià)態(Sn0),發生多個或單個電子轉(zhuǎn)移的氧化還原反(fǎn)應,從而(ér)阻止模具膠的(de)熱氧化自(zì)由基進一步降解,提高模具膠的熱空氣老化性能M。
矽氮化合物能有效地消除注射成(chéng)型(xíng)矽膠(jiāo)中的微量水分和矽羥(qiǎng)基,從而使模具膠難(nán)以發生端羥基引發的解(jiě)扣式降解反應和水(shuǐ)解反應。
模具膠填料
白炭黑(hēi)對注射成型矽膠老化(huà)性能的影響比較複雜,一方麵,白(bái)炭黑表麵(miàn)有比較強的吸附性(xìng),表麵殘留的吸附水(shuǐ)在(zài)高溫下(xià)可使矽氧鍵水解斷裂,引(yǐn)發降解反應(yīng);另一方麵,白炭黑能阻滯聚矽氧烷分子(zǐ)的熱運動及空氣在聚矽氧(yǎng)烷中(zhōng)的擴散,從(cóng)而(ér)提高其耐熱性19。
除白炭黑(hēi)外,其它填料(如:氫氧化鋁、碳化(huà)鈣123、導(dǎo)電炭黑M和蒙脫土M等)不僅能提高模具膠(jiāo)的耐老化性能,還能改(gǎi)善注射(shè)成型矽膠的耐漏電起痕、導電性和阻燃性性能。
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