一种高效的硅橡胶热稳定剂-气相法二氧化钛

气相法二氧化钛

一种高效的硅橡胶热稳定剂

多年来，在有机硅工业领域中，的合成二氧化硅已为大家所熟知。无论是沉淀法 二氧化硅还是气相法二氧化硅，都可被用作为硅 橡胶中的补强填料以改善其机械性能。在有机硅 密封剂的领域中，二氧化硅还可以作为触变剂。

目前的极细金属氧化物，例如：纳米级二氧化钛，也是由已知的气相法工艺生产的。在硅橡胶中，气相法纳米级二氧化钛 不但提高了热稳定性，而且还改进了阻燃性能。

新产品气相二氧化钛是一种混合型气相法二氧化钛，它是改进产物。尤其在加成交联的有机硅体 系诸如：液体硅橡胶和 RTV-2C 硅橡胶中，比起气相二氧化钛 ，混合型气相二氧化钛能实现热稳定性的 显著提高。

硅橡胶的热稳定性

弹性体的物理和机械性能在加热时仅发生很微 小的变化，硅橡胶就属于这类弹性体的一种， 稳定的 O-Si-O 结构就是其高温绝缘的原因所 在。这类聚合物只在温度大约 200℃以上时才 会发生大量降解。而这些在高温时发生的变化 主要从两方面产生：

•  空气中的氧气会引起有机基团的降解。这种 氧化作用首先导致了脆化或凝胶化，然后使得 聚合物降解,形成挥发性的产物。

•  当空气中的氧不存在时， 解聚作用会产生低分子量的硅氧烷，尤其是在酸和碱作为催化剂存在的情况下。

仅当温度在约 450℃以上时，硅橡胶的热降解才会发生， 从而形成二氧化硅， 二氧化碳和水。由于金属离子的氧化性质， 加入其它金属混合氧化物和气相二氧化钛可以稳定硅橡胶不受高温影响。金属氧化物能吸收电子而使得在聚合体的热应力中形成的自由基变为无害。不受控制的聚合作用和氧化作用则受到了很大程度的抑制。

气相二氧化钛对硅橡胶热稳定性的影响

为确定气相二氧化钛的热稳定作用， 我们已在各种有机硅体系中作了测试，分别选择了 RTV-1C(缩合交联) ，RTV-2C(缩合交联)， LSR(加成交联)和 HTV(自由基交联)体系的配方。在实验部分给出了各个硅橡胶配方的明确组成。

气相二氧化钛在每一种体系中，都添加在相对应的硅橡胶体系的标准配方中，而且与不 含 热 稳 定 剂 的 参 考 样 品 以 及 含 有 以 气相二氧化钛为热稳定剂的样品都作了比较。样品都保存在 250℃或275℃的热风对流烘箱中。

作为橡胶应用的相关参数， 样品的重量损失， 邵尔 A 硬度和回弹性都得到 了测定。虽然对于独立的样品老化后的机械性能来说， 重量损失本身并不能说明什么， 但是它可以作为样品分解程度的一种测试方法。如果其曲线在贮存时间结束前中止的话，则表明样品被破坏或发生了玻璃化。

对于液体硅橡胶(LSR)，其整个贮存时间段的邵尔 A 硬度和回弹性的曲线也已测得。这些数据证实与重量损失测定出的结果是一致的， 但却无法给出更多的信息。鉴于此，这些曲线并不能代表其他有机硅体系情况。

LSR 液体硅橡胶

在贮存温度为250℃下,仅11天之后，参考样品发生了玻璃化，重量损失为15%。而含有 气相二氧化钛和 气相二氧化钛混合物的样品则显示了很好的热稳定性。只有含 0.5% 气相二氧化钛的样品在 34 天后显示出玻璃化的迹象。

在贮存温度为 275℃时，含气相二氧化钛混合物的样品显示出的曲线表明其变化与 浓度是无关的。大约 40  天后的重量损失为 18% 。用 气相二氧化钛作稳定剂的样品也显示出 其重量损失曲线与浓度无关。然而， 12 天后样品却发生玻璃化。

对邵尔 A 硬度和回弹性的测试则证实 了含有 1%和 1.5% 气相二氧化钛混合物的 LSR 样 品在 275℃时有着较好的热稳定性。

RTV 室温硫化硅橡胶

RTV-1C 硅密封剂，缩合交联

贮存温度为 250℃时，在硅密封剂中 加入 1.5% 气相二氧化钛或气相二氧化钛混合物同样也显示出优势。重量损失少于8%。

当贮存温度升至275℃时，参考样品在24小时内就发生玻璃化。气相二氧化钛可稳定样品 23  天，但却有相对较高的重量损失度。用 TiO2PF2 则能实现

RTV-2C 硅橡胶，缩合交联

鉴于 RTV-1C 密封剂的情况，当贮存 温度为 250℃时，加入  气相二氧化钛和 气相二氧化钛混合物也可实现 RTV-2C 体系的热稳定性

的提高。然而据观测，在此条件下这两个产品间并无 明显区别。与之不同的是，当贮存温度为 275℃ 时，却发现这两个产品间有很大差 别。在更高的贮存温度下，  气相二氧化钛混合物明显是更为有效的热稳定剂。样品在整个实验阶段都没有发生玻璃化。

HTV 高温硫化硅橡胶

在 250℃和 275℃时， HTV 硅橡胶的 测试结果都表明气相二氧化钛和气相二氧化钛混合物是非常适合用于稳定这些耐高温体系的。然而， 两者之间并无明显差别。

由这些研究无法看出气相二氧化钛混合物和气相二氧化钛之间在重量损失方面有何差别。因而我们决定研究初始样品的伸长率，并且把研究结果 与那些在由ASTM     D 573-99 指定升高的温度下受到空气的变质影响的样品之结果作了比较。在 275℃下经过 7 天后，气相二氧化钛混合物稳定性橡胶伸长率的变化仍不到50%。另一方面，气相二氧化钛稳定性橡胶则显示刚过 3 天，伸长率的变化就超过 50% 。

5  总结

气相二氧化钛 和气相二氧化钛混合物都是非常有效的硅橡胶热稳定剂。然而，在相对较高的温度(275℃)下， 气相二氧化钛混合物显然是更为有效的热稳定剂。这在加成交联 LSR 的体系中尤为明显。在这些结 论的基础上，我们还看出在加成交联的 RTV-1C 配方中也可获得类似的好效果。

在缩合交联的 RTV-2C 体系中，同样 也发现 气相二氧化钛混合物比 气相二氧化钛有明显的优势，特别是在相对较高的温度(275 ℃)下。而过氧化交联的 HTV 硅橡胶的结果也显示了气相二氧化钛和 气相二氧化钛混合物有很好的热稳定性能。