乙烯基三特丁基过氧化硅烷（OSI—201）在硅橡胶中应用

osichem · 发表于 2006-7-17 01:50:17

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一、概况：
硅橡胶与其它材料或其本身粘结的技术，以往是采用各种有机硅烷作为偶联剂来实现的；但鉴于它们的通用性和重现性较差，乃是难以控制的问题。自70年代末，国内研制的过氧化硅烷类偶联剂——乙烯基三特丁基过氧化硅烷（OSI—201）问世后，其所显示的独特的粘接力和广泛的实用性，成为硅橡胶采用有机硅烷类偶联剂的一种新品种。
OSI—201在硅橡胶中的应用，80年我所曾撰文介绍了部分试验情况（见持种橡胶制品技术交流会资料：乙烯基三叔丁基过氧化硅烷在硅橡胶中的应用），其时采用的OSI—201是由南京大学化学系高分子教研组试制提供的。79年底开始得到哈尔滨市奥斯化工研究所研制的批量较多的OSI—201，我们进一步开展了它在乙烯基硅橡胶，低苯基硅橡胶与多种基材的粘结对比试验；结果表明，哈尔滨市奥斯化工研究所研制的OSI—201（以下简称为：OSI—201哈）在硅橡胶中表现了极其优异的粘接力，重现性好，使用方便，贮存性能稳定，近年来，在有关硅橡胶制品的试制中，是一种不可缺少，极其重要的助剂。
此外：OSI—201在氟橡胶，室温硫化型硅橡胶，氯丁橡胶的粘结中也显示了良好的粘结性，并得到采用；展望它的前景，确实可推荐至更广泛的使用场合。
我所近几年来研制的这类制品可分为如下几种：
（一）硅橡胶与金属材料的复合制品。
1、印刷，塑料工业用硅橡胶滚筒，系为硅橡胶与碳钢或铝芯的粘合。
2、仪表用硅橡胶减震器，为硅橡胶与铝、碳钢等粘结。
3、电控制系统用硅橡胶密封按钮，为硅—镍—硬塑料的粘结。
4、耐高温密封插座，为硅橡胶与铝粘结。
（二）硅橡胶与纤维织物复合制品。
1、新型加热元件——硅橡胶包复加热片，为硅橡胶与玻璃纤维粘结。
2、调节系统用敏感件——硅橡胶活门薄膜，为硅橡胶与涤纶或聚酰亚胺等织物粘合。
3、膜式人工肺，为硅橡胶与涤纶织物粘结。
（三）硫化的硅橡胶相互粘结组合制品。
此类制品系由多种结构形状的硅橡胶件组装而成，常见于医疗用品和人体内辅助装置；要求有牢固的粘结力，以保证其在体内长期安全使用，采用了OSI—201（哈）就能满足这一要求。目前已推广临床使用的有：
1、各种类型的硅橡胶脑积水引流装置，此系硫化成型的硅橡胶阀门件之间的粘结。
2、硅橡胶腹水引流装置，粘合要求同上。
二、试验部分：
我们在以往试验的基础上，对OSI—201（哈）进行了部分选择试验，鉴于时间，系统性不够，但足以能说明其引人注目的结论。
（一）实验材料：
生胶——甲基乙烯基硅橡胶（上海树脂厂#110—2）
      低苯基硅橡胶（上海树脂厂#120—1）
补强剂——气相法白炭黑（沈阳化工厂#2）
      沉淀法白炭黑（通化化工厂）
偶联剂——乙烯基三乙氧基硅烷（A—151，天津试剂一厂）
      γ—（2，3环氧丙氧基）丙基三甲氧硅烷（A—187，上海耀华玻璃厂）
乙烯基三特丁基过氧化硅烷（OSI—201，18%已烷溶液，南大化学系）
                     （OSI—201，40%甲苯溶液，哈尔滨市奥斯化工研究所）
                     （OSI—201，40%已烷溶液，哈尔滨市奥斯化工研究所）
（二）试样制备：
1、涂覆表面作为处理剂时：
（1）经过打磨的金属表面用乙醇清洗干燥后，均匀涂布二次OSI—201溶液，每次间隔30分～45分，在两涂覆面之间放入标准重量，一定厚度的平整硅橡胶胶料，放进模具在压机中硫化成扯离试样。
（2）经过表面清洗的硫化硅橡胶片或涤纶织物：涂布2～3次OSI—201胶浆，在两涂覆面间贴上1～1.5m/m厚平整硅胶片（若增加胶厚度，亦可不用硅胶片），放进模具硫化成肃离试产。
2、混入胶料作为增粘剂时：
经过打磨清洗的基材表面不需涂布偶联剂，直接贴合含有OSI—201的自粘性胶料，经过与上列两项中其余相同程序，制得扯离或剥离试样。
（三）硫化条件：
据资料报导，OSI—201的粘合性，只是在180℃～220℃高温时出现，但实际操作条件（如：蒸汽压力机）达不到如此高温，高温也会损害硅橡胶或基材的质量。因此，过高唷化温度是不适合的。有关温度和时间的选择试验尚未进行，本试验是远离搂常规硫化条件进行。
定型硫化：158～162℃×15分～25分
二次硫化：200～250℃×3～6小时（工业制品）
      170～190℃×3～6小时（医用制品）
（四）实验结果：
1、不同的OSI—201与其它硅烷偶联剂粘结性对比：
采用哈尔滨市奥斯化工研究所研制的，以已烷或甲苯稀释的OSI—201（79年批）与南大研制的，以乙烷稀释的OSI—201（78年提供）以及A—172、A—187、A—151。室温硫化胶粘剂（单组份）进行对比：由表一、表二可见，不同的OSI—201均具有良好的粘结强度，破坏后试样均为内聚层破坏，一般硅烷偶联剂则较差。
试验中以乙烯基硅橡胶为基料，OSI—201（哈）为（涂布法）
表一    不同OSI—201与有机硅烷对金属粘结性对比
偶联剂品种基材扯离强度，㎏/㎝2 断面情况
OSI—201，40%甲苯溶液，哈奥斯化工铝 28 扯离
OSI—201，40%己烷溶液，哈奥斯化工铝 25～31 扯离
OSI—201，40%己烷溶液，南大铝 22～28 扯离
OSI—201，40%甲苯溶液与一般有机硅烷并用，铝 28.4 扯离
A—172与A—187并用铝 18～26 扯离
表二 OSI—201与其它有机硅烷对硫化硅橡胶，涤纶粘结对比
偶联剂品种基材剥离力㎏/㎝2 断面情况
KH—560+A—151 硫化硅胶片 7.25 部分断胶
A—172+A—151 硫化硅胶片 3.5. 未断胶
KH—560+A—172 硫化硅胶片 4.25 未断胶
OSI—201，40%甲苯液，哈奥斯化工硫化硅胶片 9.1 断胶层
OSI—201，40%甲苯液，哈奥斯化工涤纶织物 7.5 断胶层织物断
RTVS—单组份胶液硫化硅胶片 5～9 断胶层
2、涂层干燥条件对粘接性能影响
我们作了OSI—201（哈）涂层的干燥条件对粘结的影响，试验可见，由于OSI—201的粘结作用是依靠热效应达到的。若采用较高干燥温度，会因热作用引起OSI—201部分分解，降低活性，对结果不利，因此，晴天施工时，置于室温下充分干燥即可，若是湿度较高，阴雨天气施工时，涂层难易干燥，需置于热空气干燥箱中，但温度以不高于60℃为宜。
表三    OSI—201涂层干燥条件试验
偶联剂名称干燥条件基材扯离强度㎏/㎝2 断面
OSI—201，40%甲苯稀释液（哈奥斯化工）室温下铝22～35 扯胶
OSI—201，40%甲苯稀释液（哈奥斯化工） 60℃×30分铝22～33 扯胶
OSI—201，40%甲苯稀释液（哈奥斯化工） 80℃×30分铝7～28 部分扯胶
OSI—201，40%甲苯稀释液（哈奥斯化工） 120℃×30分铝13～31 部分扯胶
试验用基料：110—2胶
3、OSI—201（哈）采用了两种方法：涂布法和掺合法，由表四可见。OSI—201对多种金属具有良好的粘接力，特别是对铝的粘结性最为显著，对铜则稍差，可见不同的金属材料对粘结力有影响，必须指出，各种金属表面的预处理质量直接影响粘结强度，在压制产品时，一定要采用喷砂处理以取得均匀可靠的表面。
表四       OSI—201（哈）与几种金属粘结性能
OSI—201使用方法，品种中间层胶主要组成基材扯离强度㎏/㎝2 断面
涂布法40%甲苯液，二次涂布后，室温下干燥 110—2胶，#2气相炭黑110—2胶，#2气相炭黑110—2胶，#2气相炭黑110—2胶，#2气相炭黑碳钢不锈钢黄铜铝 32.915～3118～2633 断胶断胶断胶断胶
掺合法40%己烷液，以3—4%重量份掺入 110—2胶，#2气相炭黑110—2胶，#2气相炭黑110—2胶，#2气相炭黑110—2胶，#2气相炭黑120—1胶，沉淀白炭黑碳钢不锈钢黄铜铝镍 11～1511～209～1920～2624 基本断胶断胶基本断胶断胶断胶
4、OSI—201（哈）涂层贮存稳定性
表五    OSI—201（哈）涂层停放试验
涂OSI—201后停放天数与铝粘合与硫化硅胶粘结
扯断强度㎏/㎝2 断面剥离力㎏/㎝2 断面
0天 32.9 断胶 9 断胶
1天 19～25 断胶 — 断胶
2天 25 断胶 5～8 断胶
7天 26 断胶 — 断胶
为适应实际使用中生产周期和各工序的衔接需要，要求基材表面的涂层能经受较长时间的停放而不失去活性。表五试验可见；OSI—201（哈）的涂层停放七天时，粘接性无明显下降，试样均为内聚层破坏；完全能满足硅橡胶生产管理的要求。但未进行更长时间试验。因此，七天不是期限时间。
此外，OSI—201（哈）40%的溶剂稀释液也具有良好的贮存稳定性；本广试验中OSI—201（哈）是封装于瓶中的冰箱贮存品，已有一年多的贮存期，必须注意，每次使用时应将所需用量倾于小瓶中，随即旋紧瓶塞，以防变质。
5、OSI—201（哈）的耐热性
表六    OSI—201涂层耐热性试验
试验中间层胶料基材常温下经150℃×72小时
次数组份扯离强力㎏/㎝2 扯离强力㎏/㎝2 断面
1 110—2胶，#2气相法白炭黑（50份用量）铝 26.6 扯胶 18 扯胶
2 〞铝 33 扯胶 19 扯胶
3 110—2胶，#2气相法铝 26 扯胶 21～30 扯胶
4 白炭黑（60份用量）铝 31 扯胶 20 扯胶
5 110—2胶，气相法白炭黑（50份用量）黄铜 18～26 扯胶 18 扯胶
本实验中,OSI—201（哈）为表面涂布法，粘合试验经150℃×72小时老化后，仍具有良好的粘结断面。
三、使用结论：
1、哈尔滨市奥斯化工研究所研制的OSI—201，在硅橡胶与多种材料——金属、铝、钢、铁、镍、铜及涤纶织物，硫化的硅橡胶自身相粘中，都显示了较好的粘结强度，工艺操作简便，重现性好。
2、OSI—201无论是单独使用或与其它有机硅烷偶联剂并用时，以涂刷法或掺合法都可获得较高粘结强度，达到内聚胶层破坏的断面。但要注意，必须有一个恰当的OSI—201工艺程序的实施才会有理想的结果。
附：OSI—201在其它胶中的粘结性能，简略提供如下：
1、OSI—201在氟橡胶中，选用F—275胶料与碳钢粘结时，粘结强度一般可达40—15㎏/㎝2试样均为内聚层破坏，比之本所研制的氟橡胶与金属粘结剂——AP、APM，使用叶吏这简便，性能稳定。
2、OSI—201在室温硫化硅橡胶中：在708工程电器插件用RTVS型灌注密封胶的研制中，作为#6146硅橡皮与酚醛玻璃丝的粘合剂：显示了比一般有机硅烷偶联剂（例：与苯胺甲基三甲氧基硅烷比较）较好的粘结力。在200℃×3小时，热老化性亦较好，从而得到采用。
（见本所DLJ—3有机硅密封胶试验总结78·12该试验中是采用南大OSI—201，后因708工程暂停，对哈尔滨市奥斯化工研究所OSI—201尚未进行对比）。
3、OSI—201在氟硅胶中的粘结试验刚刚开始，经初步试验结果分析它是氟硅橡胶最有希望的偶联剂之一。
4、OSI—201在氯丁胶粘剂中也获得应用，本所研制的JX—16胶粘剂是配套于歼八机和无人驾驶机KC穿墙密封插头座的新材料之一，采用OSI—201—氯丁胶—予反应叔丁酚甲醛树脂组成的胶粘剂，可解决绝缘胶层（#1154天然硫化胶）与镀金插针的粘结难题，满足了技术要求。

吕大侠 · 发表于 2007-7-19 19:09:01

不错,好象就是VTPS

xiuyuan · 发表于 2007-8-11 20:32:04

VTPS?
啥子意思?

osichem · 发表于 2010-4-28 12:25:55

免费提供样品运费自负。

wf0305 · 发表于 2019-5-2 09:33:09

好东东，学习了。

PFJALH · 发表于 2019-8-9 20:41:34

学习了...........

wf0305 · 发表于 2019-8-10 08:13:33

很好，谢谢了。

PFJALH · 发表于 2019-8-10 20:45:27

学习了...........

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