Page 42 - 《橡塑智造与节能环保》2024年1期

综述与专论

团负责相邻亲水性填料颗粒之间以及填料和聚硅氧烷 中最通用的填料之一，并使硅树脂产品具有量身定制
之间的氢键。如果二氧化硅表面被硅烷疏水化，则相 的机械和光学性能。
互作用转化为较差的范德华相互作用。作为颗粒-聚合
物相互作用的结果，一部分聚硅氧烷链被吸收在二氧 1 表面积的影响
化硅表面上，形成黏合橡胶的薄层。 Aerosil的一个关键结构参数对硅弹性体的性能
填充聚合物的机械性能可能受到填料在有机硅 有影响，即填料颗粒的表面积。图2a显示了硅油M
基质中的分散状态和填料浓度的影响。高度的团聚会 1000，Mw 1000 g/mol的黏度，作为在行星溶解器中混
导致材料的脆性，因为密集颗粒团的出现会导致裂纹 合的5%负载水平下引入的亲水性二氧化硅的BET表面
的出现。超过渗流阈值的填料含量过高也会导致裂纹 积的函数。混合物的黏度增加到255 m²/g的BET，并且
的形成，从而影响材料的机械性能。因此，复合过程 对更高的BET值保持在相同的水平。
对硅橡胶的最终性能起着重要作用。二氧化硅填充的
有机硅化合物的混合在各种类型的混合器中进行，例
如行星式溶解混合器、捏合机或螺旋桨混合器。混合
过程在化合物中产生流体动力剪切力，使二氧化硅的
团聚体破碎并均匀分布在化合物中。在混合过程开始
时，二氧化硅的团聚体在水动力的作用下破碎成“最
终”尺寸的团聚体。在此之后，团聚体粒径不再受到水
动力的影响。
本文将讨论不同Aerosil填料对控制硅橡胶性能的
广泛影响。Aerosil可以根据其表面积、疏水性和团聚
体结构进行调整，从而在硅酮中产生各种关键影响。
气相二氧化硅（如Aerosil）是在火焰水解反应中
制造的。将氯硅烷（如甲基三氯硅烷或四氯化硅）、
氧气和氢气连续送入温度高于 1 000 ℃ 的火焰中，它
们在火焰中发生反应，生成高纯度的无定形二氧化
硅。工艺参数，如原料浓度、温度和火焰停留时间，
对气相二氧化硅的结构有显著影响，包括初级粒径、
表面积、粒径分布，从而影响气相二氧化硅在预期应
用中的性能。所得到的团聚体尺寸在
100~500 nm之间变化，其中这些结构由尺寸为
5~40n m的共价连接的初级颗粒组成。
团聚体通过弱的非共价相互作用相互作用，形
成较大的团聚体（>1 μm），这些团聚体通常在复合
过程中被分解。以m²/g为单位的比表面积，以及pH、 图2 （a）由5 wt.%Aerosil填充的硅油M 1000的黏度作
水分含量和碳含量（对于疏水或处理过的气相二氧 为BET的函数，以及（b）由40 份 Aerosil稀释的HCR
（EIkem Bluesil Gum751硅树脂胶）的拉伸强度和透光率
化硅）是制造商和用户用来确定最适合特定应用的产
作为BET函数
品和所用硅橡胶类型的主要参数。为了使气相法二氧
化硅表面疏水，通常会采用下游工艺，使表面硅醇基 HCR（Elkem Bluesil Gum 751硅树脂胶）的机械
团与各种有机物质（如烷基硅烷、PDMS 等）发生反 性能证实了这一趋势。如图2(b)所示，在40份的负载
应。Aerosil能够制备具有极低吸附水分、大表面积和 下增强的HCR的拉伸强度随着亲水Aerosil的BET的增
特殊疏水处理的气相二氧化硅，使其成为硅橡胶生产 加而增加，最高可达约200 m²/g，此表面积以上则保

8 橡塑智造与节能环保