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采用相反转法制备了水基硅橡胶,以多官能团有机硅作为固化剂,硅溶胶作为补强剂制备了水基硅橡胶固化膜。探讨了有机硅乳液制备的主要影响因素,研究了硅乳/硅溶胶杂化水分散液的粒径及其分布、固化成膜过程、固化膜的物理机械性能、固化膜断面形貌及表面张力、表面形貌、表面结构等,为水基硅橡胶的研制与应用提供了实践依据。
采用多官能团有机硅作为水基硅橡胶的固化剂,硅溶胶作为补强剂,制备了拉伸强度高达3.1MPa,断裂伸长率为510%的水基硅橡胶固化膜。对杂化水分散液的粘度和表干时间变化的研究,结果表明硅烷交联剂水解活性对水基硅橡胶的固化性能有显著影响。
分析了聚硅氧烷乳液和聚硅氧烷乳液/硅溶胶杂化水分散液粒径,结果表明:聚硅氧烷乳液的粒径主要集中在1.0到7.9微米之间,平均粒径为2.9微米;硅乳/硅溶胶杂化水分散液所得水基硅橡胶粒径分布在1.1~18微米之间,平均粒径为4.3微米,有机硅乳液/硅溶胶杂化水分散液粒径较聚硅氧烷乳液的粒径要大,并且分布变宽,这主要是由于硅溶胶粒子被有机硅乳胶粒子所包埋,导致乳胶粒的体积增大。红外光谱研究表明:水基硅橡胶在固化过程中,硅溶胶与固化剂、聚硅氧烷与固化剂、硅溶胶与聚硅氧烷之间发生了一定的相互作用。SEM分析说明在硅橡胶固化膜中,硅溶胶粒子以分散相均匀的分布在交联的有机硅橡胶连续相中。AFM研究发现水基硅橡胶固化膜表面呈现簇状结构,当硅溶胶相对聚硅氧烷含量从15wt%增加到30wt%时,表面粗糙度由312nm增加到511nm。KH550用量增加,则固化膜表面簇状结构越明显,表面粗糙度也逐渐增大。不同的固化剂对固化膜的表面形貌有显著的影响。ATR半定量处理说明,在水基硅橡胶固化成膜的过程中,甲基在与空气接触的表面中,相对丰度要高于底面,从而提高了水基硅橡胶固化膜的憎水性能。