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详细研究网格结构用的橡胶气囊模具胶粘剂

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完全满足了制作网格气囊模具的要求。3所研制胶粘剂的邵氏A硬度较高、线收缩 率及密度较低.

这种结构不会发生分层破坏,复合资料网格结构是一种连续纤维加筋复合材 料结构壳体.裂纹不会 沿筋间的空间或筋与蒙皮的界面扩展。其本质上是既刚又稳的体系,因而可以大幅度提高结构效率,减 轻结构质量,增加有效载荷,已成为制造高性能结构 件的新途径和新方法。而制作高性能网格结构的重 要前提就是气囊模具的制备。用于网格结构成型的气囊模具 通常有金属气囊模具、硬质泡沫塑料气囊模具、石膏气囊模具、硅 橡胶气囊模具和混合气囊模具等。一种较复杂的网格气囊模具往 往需要多块组合而成,不但费用高,而且不易保证尺 寸精度,尤其是无拔模斜度、凹槽较深的气囊模具,零件 很难脱模。室温硫化硅橡胶是以黏度较低的聚硅氧 烷为粘料,与交联剂混匀后通过湿气固化成弹性体。除了具有硅橡胶的耐高低温性、脱模性好、流动性 好、力学性能高、线收缩率小等优良特性外,还具有 硫化温度低、硫化速度快、易于操作等特点。因此,室温硫化硅橡胶已成为重要的网格结构制模材料。用于制作气囊模具的室温硫化硅橡胶胶粘剂需满足以下 技术要求:1流动性好,能自动充满气囊模具;2硫化 时间在24h之内;3适用期0.5h以上;4线收 缩率小于1%;5邵氏A硬度达60~70;6拉伸 强度大于4.0MPa;7断裂伸长率150%~200%[1~5]硅橡胶气囊模具一般附着在石膏芯模或砂 芯模上,接受主要压力,且变形较小,因此,对气囊模具拉 伸强度和断裂伸长率的要求可适当降低。

2实验局部

2.1原材料

中昊晨光化工研 究院;沉淀法白炭黑,室温硫化硅橡胶(RTV-141.通化市双龙化工有限公司;橡 胶硫化剂、催化剂、增塑剂等。

2.2RTV-141橡胶胶粘剂配制

首先向容器中 加入RTV-141橡胶,按称取橡胶胶粘剂各组分.然后依次加入增塑剂、沉淀法白 炭黑填料、硫化剂、催化剂,充沛搅拌约10min后,真空度6.7102~1.3103Pa下脱气5~10min除 气泡,备用。

2.3性能测试

1凝胶时间测试

每隔5min针 挑胶粘剂1次,按比例配制好胶粘剂后开始计时.直至呈现拉丝为止,此时间即为胶粘 剂的凝胶时间。

2物理力学性能

拉伸性能按GB/T5281998测试;

邵氏A硬度按GB/T5311999测试;

式中 a为橡 胶气囊模具在室温下设计的单向尺寸/mm;b为橡胶气囊模具 脱模后在室温下放置后的单向尺寸/mm线收缩率Q=a-b/a100%.

3结果与讨论

3.1沉淀法白炭黑用量对橡胶力学性能的影响

其分子中的硅氧键很容易自由旋转而卷曲,双组分RTV硅橡胶的基体是聚二甲基硅氧烷.形成螺 旋型结构;且由于二个甲基的屏蔽效应使得分子链 之间引力很弱,故强度较低,须进行补强。用于硅橡 胶补强的资料主要有白炭黑和某些短切纤维。其中 沉淀法白炭黑(又称沉淀水合二氧化硅,或活性二氧 化硅)一种经硅酸盐与无机酸反应沉淀所获得的高比表面积、高活性的补强填充材料[6,7]因此选择 沉淀法白炭黑作为橡胶的补强填料。

图1为橡胶拉伸强度随白炭黑用量的变化曲 线。

当白炭黑的质量分数低于10%时,由图1可见.橡胶拉伸强度随白炭黑用量的增加而增大,之后随 其用量继续增加而减小。橡胶断裂伸长率也随白炭 黑用量的增加而增大,其质量分数约为10%时达 最大值,其后随白炭黑用量继续增加而减小。这 说明白炭黑对硅橡胶具有明显的补强作用。当白炭 黑质量分数小于10%时,可以均匀地分布于橡胶中,能起增强作用;然而白炭黑又是一种触变剂,具有很 强的增稠作用,当其质量分数大于10%时,胶粘剂变 得很黏稠,胶粘剂配制过程中会卷入大量的空气,加之白炭黑表面含有大量的硅羟基,粒子间的凝聚 力很强,生胶中很难分散,从而在制品中形成缺 陷,致使拉伸强度反而减小。

其具有补强作用的一个重要原因。红外光谱[8]分 析表明,白炭黑能与RTV硅橡胶发生较强的相互作用.白炭黑细小微粒表面存在羟基和硅氧基(如 图2所示)其中隔离羟基的氢原子正电性较强,容 易与负电性的氧原子或氮原子产生氢键。由于白炭 黑分子表面外围层原子中的电子分布不均匀以及氢 键力的影响,其外表有较多反应活性中心,白炭黑与 硅橡胶的界面作用不只有范德华力和氢键,而且也有化学键形成。本试验确定的白炭黑质量分数为 10%

3.2催化剂用量对橡胶凝胶时间的影响

特别是对 于大型复杂气囊模具,适用期是橡胶气囊模具制作的难点之一.需要相对较长的适用期。催化剂 浓度、羟基及烷氧基的数目对脱醇型RTV-141硫化反应均有很大影响[9]图3为催化剂用量对胶 粘剂凝胶时间的影响。由图3可以看出,随着催化 剂用量的增大,胶粘剂的凝胶时间明显缩短。本试 验中确定的催化剂质量分数为1%

3.3其他物理性能

测试了胶粘剂硫化后的邵氏A硬度、密度和线收缩 率,依照上述试验中确定的白炭黑和催化剂用量.分别见表12

胶粘剂硫化后具有较高的邵 氏A硬度,从表1可以看出.而密度较小。密度小可减轻气囊模具的质量,这对制作大型网格结构气囊模具是十分有利的由表2可知,胶粘剂的线收缩率非常小,放置3d仅为0.466%本文研制橡胶的这些物理性能基本满足气囊模具用 硅橡胶的要求,能够较好地保证网格结构气囊模具的外 形尺寸精度。

4结论

胶粘剂的拉伸强度最高。1白炭黑的用量对橡胶的拉伸性能影响明显。当其质量分数为10%时.

胶粘剂具有适宜的适用期。2催化剂用量影响胶粘剂的凝胶时间。当用 量为1%时.