1、R2SMA增強的室溫硫化硅橡膠的制備及力學性能付廷明,燕曉云,董建,張艷麗(泰山醫學院化學與化學工程學院,山東泰安271000摘要:目的研究苯乙烯2馬來酸酐無規共聚物(R2S MA增強的室溫硫化硅橡膠的制備方法及力學性能。方法以過氧化苯甲酰(BP O為引發劑,使苯乙烯(St和馬來酸酐(Ma在,2羥基聚二甲基硅氧烷(P DMS中無規共聚,得到宏觀上穩定的P DMS/R2S MA共混物。在該共混物中加入過量的甲基三乙氧基硅烷(MTES對其進行室溫硫化,得到R2S MA增強的室溫硫化硅橡膠,并測定其力學性能。結果當P DM S/St=70/30(w/w,St/M a= 96.5/3.5(w/w,BP

2、 O用量為單體總量的0.08wt%,反應時間為5h時,目標硅橡膠的力學性能最佳,其拉伸強度可達到2.162MPa,斷裂伸長率為332.7%。結論目標硅橡膠的力學性能明顯優于未增強的P DMS彈性體,R2 S MA組分的存在起到了明顯的增強效果。關鍵詞:室溫硫化硅橡膠;苯乙烯2馬來酸酐無規共聚物;力學性能中圖分類號:O634.4+1文獻標識碼:A文章編號:100427115(20080420248203Prepara ti on and m echan i ca l properti es of roomtem pera ture vulcan i zed sili cone rubber re

3、 i n forced by R2SM AFU Ting2m ing,YAN X iao2yun,DON G J ian,ZHAN G Yan2li(Dep t.of Che m istry and Che m ical Engineering,Taishan Medical College,Taian271000China Abstract:Objective:T o study the p reparati on and mechanical p r operties of r oom te mperature vulcanized silicone rub2 ber reinforced

4、 by styrene2maleic anhydride random copoly mer(R2S MA.Methods:P DM S/R2S MA blends were p repared by random copoly merizati on of styrene(Stand maleic anhydride(Main the p resence of,2dihydr oxy2polydi m ethylsi2 l oxane(P DMS,using benzoyl per oxide(BP Oas initiat or.The blends obtained with this m

5、ethod were stable gu m s with2 out macr oscop ic phase separati on.The objective silicone rubber was p repared by vulcanizing P DMS/R2S MA blend with an excessive a mount of methyl2triethoxysilicane(MTESand its mechanical p r operties were studied in detail.Results:The objective silicone rubber exhi

6、bited op ti m u m mechanical p r operties when the feed rati o of P DM S t o St was70/30(w/w,St t o Ma was96.5/3.5(w/w,BP O a mount was0.08wt%of monomer dosage,and reacti on ti m e was5h.The tensile strength could reach2.162M Pa with an el ongati on at break of332.7%.Conclusi on:The objective silico

7、ne rubber exhibits superi or mechanical p r operties with res pect t o pure P DM S elast omer.The incor porati on of R2S MA component leads t o an enhance ment in the mechanical perfor mance of silicone rubber.Key words:r oom te mperature vulcanized silicone rubber;styrene2maleic anhydride random co

8、poly mer;mechanical p r operties室溫硫化硅橡膠具有良好的生物相容性、耐氧化、耐高低溫交變、耐潮濕、耐腐蝕、耐生物老化等優異的性能,但其物理機械性能差,這極大地限制了它的應用1。硅橡膠傳統的增強方法2是將白炭黑與聚硅氧烷生膠進行機械混合,然后進行硫化。該方法存在很多缺陷,如白炭黑分散困難,增強效果不穩定,容易造成環境污染,嚴重影響生產者的身體健康。采用玻璃態有機聚合物增強室溫硫化硅橡膠可有效地避免傳統工藝的缺陷327。苯乙烯2馬來酸酐無規共聚物(R2S MA在室溫下處于玻璃態,具有較842泰山醫學院學報JOURNAL OF T A I SHAN MED I CAL

9、 COLLEGEVol129No1420083基金項目:泰安市大學生科技創新引導計劃項目資助(編號:2007D1042作者簡介:付廷明(1983,男,泰山醫學院2004級高分子材料與工程本科專業學生。通訊作者:董建,0538-*,dongjiants 好的強度,將其填充到聚硅氧烷基料中應有好的增強效果。另外,R2S MA具有良好的生物相容性和雙親性8,9,用其增強室溫硫化硅橡膠,不僅不會改變硅橡膠固有的生理惰性,而且其中的親水基團還可有效改善硅橡膠的親水性,所得產品更適合生物技術、醫學等領域的應用。本研究采用苯乙烯(St和馬來酸酐(Ma在,2羥基聚二甲基硅氧烷(P DMS中無規共聚的方法,將R

10、S MA混入其中,并以該共混物為基料,加入過量的甲基三乙氧基硅烷(MTES對其進行“同時硫化和填充”10,獲得增強的室溫硫化硅橡膠,這種方法和產品目前國內外均未見報道。1實驗部分1.1主要原料P DMS:數均摩爾質量約為50,000g/mol,濟南國邦化工有限公司產品;St:CP.中國醫藥集團上?；瘜W試劑公司產品;Ma:AR,天津市津宇精細化工廠產品;過氧化苯甲酰(BP O:CP.天津試劑公司產品;MTES:工業品,天津樂泰化工有限公司產品;二丁基二月桂酸錫:CP.天津市廣成化學試劑有限公司產品。1.2試樣的制備1.2.1制備P DMS/R2S MA共混物的典型步驟按質量稱取70份P D MS

11、、30份St、1.1份Ma,2.5份BP O。將BP O溶于少量St中,并將Ma溶于剩余的St中。在裝有攪拌器、球型回流冷凝器、溫度計和恒壓滴液漏斗的250m l四口瓶中,加入P DMS和溶有BP O的St,劇烈攪拌30m in使之混合均勻。升溫到90,恒溫攪拌15m in;再升溫至120,恒溫5m in后,滴加Ma的St溶液。自開始滴加起記時,反應時間為5h。反應結束后得到乳白色的粘性流體。1.2.2R2S MA增強的室溫硫化硅橡膠的制備共混物100份,加入二丁基二月桂酸錫1份, MTES適量(MTES與共混物中的P DMS組分的質量比為1,混合均勻后傾入聚四氟乙烯模具中,一并置于真空干燥箱

12、中脫氣后取出,室溫放置1h即可表面干固。放置一周后將膠片從模具中取出,真空干燥24h后即可對其進行表征。1.3分析測試P DMS/R2S MA共混物粘度用上海精天電子儀器有限公司生產的NDJ28S型數字粘度計測定。力學性能室溫硫化硅橡膠的拉伸強度及斷裂伸長率按照G B/T52821998在承德精密試驗機有限公司生產的WDZ22K N型電子萬能試驗機上進行;邵爾A硬度按照G B/T53121992在江都市天源實驗機械廠生產的TY LX2A型邵氏橡膠硬度計上測定。2結果與討論2.1P DMS與St的進料比對室溫硫化硅橡膠力學性能的影響固定其他條件,僅改變P DMS與St的進料比(,按照實驗部分1.

13、2.1的操作步驟制備P DMS/ R2S MA共混物。當<60/40(w/w時,聚合過程中出現固體沉降;當60/40(w/w時,得到白色、可流動的膠狀P DMS/R2S MA共混物。分別將P DMS 和所制備的3種P DMS/R2S MA共混物進行室溫硫化,并對所得硅橡膠進行力學性能測試。由表1可見,以P DMS/R2S MA共混物為基料的室溫硫化硅橡膠的拉伸強度明顯優于未增強的P DMS彈性體(試樣1,R2S MA組分的存在對硅橡膠起到了明顯的增強效果。并且,硅橡膠的拉伸強度和斷裂伸長率均隨著的減小而先增加后降低,當=70/30(w/w時,硅橡膠具有較好的拉伸強度和斷裂伸長率。硅橡膠的

14、硬度隨著的減小而增加。表1P D MS與St的進料比對室溫硫化硅橡膠力學性能的影響試樣編號PDMS/St(P D MS/R2S MA共混物粘度(mPas拉伸強度(MPa斷裂伸長率(%硬度(Shore A 1100/055260.691140.816280/20150861.284315.631370/30289002.162332.738460/40353201.623304.9402.2單體配比對室溫硫化硅橡膠力學性能的影響固定P DMS/St=70/30(w/w,僅改變單體St 與Ma的質量比,按照實驗部分1.2.1的操作步驟制備了3種P DMS/R2S MA共混物。分別將這3種共混物進行

15、室溫硫化,并對所得硅橡膠進行力學性能測試。由表2可見,隨著Ma用量的增多,硅橡膠的拉伸強度、斷裂伸長率、硬度均先增大后減小,當St/Ma=96.5/3.5時,硅橡膠具有較好的拉伸強度和斷裂伸長率。942泰山醫學院學報JOURNAL OF T A I SHAN MED I CAL COLLEGEVol129No142008表2單體配比對室溫硫化硅橡膠力學性能的影響試樣編號St/MaP D MS/R2S MA共混物粘度(mPas拉伸強度(MPa斷裂伸長率(%硬度(Shore A1100/2105481.059201.334296.5/3.5289002.162332.7383100/6398251

16、.897301.9372.3BP O的用量對室溫硫化硅橡膠力學性能的影響固定P DMS/St=70/30(w/w,St/Ma=96.5/ 3.5(w/w,僅改變BP O的用量,按照實驗部分1.2.1的操作步驟制備了6種P DMS/R2S MA共混物。分別將6種共混物室溫硫化成硅橡膠,考察BP O的用量對其力學性能的影響。由表3可見,隨著BP O 用量的增多,硅橡膠的拉伸強度、斷裂伸長率、硬度均呈現先增大后減小的趨勢。當BP O用量為單體總量的0.08wt%時,硅橡膠的力學性能最好。表3BP O的用量對室溫硫化硅橡膠力學性能的影響試樣編號BPO/(St+Ma(wt%P D MS/R2S MA共混

17、物粘度(mPas拉伸強度(MPa斷裂伸長率(%硬度(Shore A10.01207830.793293.43020.02235101.892364.23230.05263051.517336.53740.08289002.162332.73850.10320201.143310.83160.15367810.921215.3292.4反應時間對室溫硫化硅橡膠力學性能的影響固定P DMS/St=70/30(w/w,St/Ma=96.5/ 3.5(w/w,BP O用量為單體總量的0.08wt%,僅改變反應時間,制備了3種P DMS/R2S MA共混物。分別將3種共混物室溫硫化成硅橡膠,考察聚合時間

18、對其力學性能的影響。由表4可見,反應時間為5h時,硅橡膠具有較好的拉伸強度和斷裂伸長率。表4反應時間對室溫硫化硅橡膠力學性能的影響試樣編號反應時間(hP D MS/R2S MA共混物粘度(mPas拉伸強度(MPa斷裂伸長率(%硬度(Shore A13.5189080.673285.62925289002.162332.73836315401.934301.3373結論本研究制備的室溫硫化硅橡膠沒有采用傳統的白炭黑補強,而是通過反應性共混的方式在P D MS基質中引入R2S MA組分,從而達到明顯的增強效果。實驗表明:當P D MS/St=70/30(w/w,St/Ma=96.5/3.5 (w/

19、w,BP O用量為單體總量的0.08wt%,反應時間為5h時,獲得的P D MS/R2S MA共混物穩定,且該共混物硫化所得的室溫硫化硅橡膠的力學性能最佳。參考文獻:1Baysal BM,Uyanik N,Hamurcu EE,et al.Styrene poly meriza2ti on with a macr ointiat or having sil oxane unitsJ.J App l Poly mSci,1996,60(9:136921378.2Boonstra BB.Role of particulate fillers in elast omer reinforce ment

20、:a revie wJ.Poly mer,1979,20(3:6912704.3董建,劉宗林.,2羥基聚二甲基硅氧烷和聚苯乙烯共混物的制備、硫化及力學性能研究J.高分子材料科學與工程,2003,19(6:55257.4董建,劉宗林,韓念鳳,等.,2羥基聚二甲基硅氧烷和交聯聚苯乙烯共混物的制備、硫化及力學性能研究J.高分子材料科學與工程,2004,20(1:1322134.5Dong J,L iu Z L,Han NF,et al.Preparati on,Mor phol ogy,andMechanical Pr operties of Elast omers Based on,2D ihyd

21、r oxypolydi m ethylsil oxane/polystyrene B lendsJ.J App l Poly m Sci,2004,92(6:354223548.6Dong J,L iu Z L,Feng Y B,et al.Preparati on,Mor phol ogy,andMechanical Pr operties of Elast omers Based on,2D ihydr oxypolydi m ethylsil oxane/poly(methyl methacrylateblendsJ.JApp l Poly m Sci,2006,100(2:154721553.7Dong J,L iu Z L,Cao XQ,et al.Elast omers based on,2di2hydr oxy polydi m ethylsil oxane/polystyrene blends: