浅论室温硫化硅橡胶胶粘剂粘接增强改性研究进展

                         浅论室温硫化硅橡胶胶粘剂粘接增强改性研究进展

   室温硫化硅橡胶胶粘剂很多优异性能使其在电子电器、汽车、机械、建筑、医疗等行业得到广泛应用。但由于其对各种基材的粘接性较差，对其粘接改性研究很多，主要包括交联剂，聚硅氧烷物理化学增强改性和粘接面表面改性等。本人主要从交联剂的选择、树脂的增强    改性、粘接面的表面处理三个方面综叙了增强改性机理和国内外研究进展，并提出了未来研究方向。

室温硫化硅橡胶（RTV）是六十年代问世的一种新型的有机硅弹性体，这种橡胶的最显著特点是在室温下无须加热、加压即可就地固化，使用极其方便。因此，一问世就迅速成为整个有机硅产品的一个重要组成部分，现在室温硫化硅橡胶已广泛用作胶粘剂。硅橡胶胶粘剂是以硅橡胶为基础原料经过配合而制成的胶粘剂。由于RTV硅橡胶分子量较低，因此素有液体硅橡胶之称，其物理形态通常为可流动的流体或粘稠的膏状物，其粘度在100～1000000厘斯之间。RTV硅橡胶是以羟基封端的聚硅氧烷为主体材料，分为单组分和双组分两种。单组分室温硫化硅橡胶对大多数基材的粘接性优良，能在-60～200℃温度范围长期使用，具有优良的电气绝缘性能和化学稳定性，对多种金属和非金属材料有良好的粘接性。主要用作各种电子元器件及电气设备的涂覆，包封材料起绝缘，防潮，防震作用；也可作为密封填隙料及弹性粘接剂等。双组分的室温硫化硅橡胶的组分比例富于变化，一个品种可以得到多种规格性能的硫化制品，而且还能深度硫化，但由于对于基材的粘接性能较差，主要用于电子电器、汽车、机械、建筑等行业作绝缘、封装、嵌缝、密封、防潮及制作辊筒的材料。硅橡胶自身的强度和对各种材料的粘附强度都比较低，限制了其应用范围。目前，对于RTV硅橡胶胶粘剂的增强改性研究，主要包括：交联剂，聚硅氧烷物理化学增强改性和粘接面表面改性等，以提高胶粘剂的粘接性能。

1、交联剂的选择

使用含Si-N键数目3个以上的硅氮低聚物作为硫化剂，Si-N键在低浓度的有机锡盐催化作用下，与107胶的硅羟基发生缩合交联反应，其配制的双组分有机硅胶粘剂在粘接金属（不锈钢、铝、钛合金、铜等）、硅橡胶，粘接表面时不需要底胶进行处理，对以上材料的室温粘接强度超过2.0MPa，胶粘剂在粘接金属与硅橡胶、金属和金属时，分别经过250℃×20h、300℃×200h、350℃×50h高温老化后，粘接强度分别达到2.2MPa、2.7MPa、1.2MPa以上。胶粘剂对金属表面不会产生腐蚀，已应用在飞机机载设备上。通过硅氢加成反应合成一种新型醇型六官能度亚乙基硅氧烷，并以此作为交联剂，与107硅橡胶、填料、催化剂等配混，制备双组分脱醇型RTV硅橡胶。利用这种新型的交联剂来改善硅像胶的网络</" target="_blank">粘合剂及涂层材料。

2、粘接面表面改性

两种或同种材料经胶粘剂粘接形成的粘接接头，其强度除了与胶粘剂及被粘物本身强度有关外，在很大程度上还取决于胶粘剂与被粘物之间结合的好坏以及耐久性，而表面处理对粘接剂与被粘物的界面结合的影响极为显著。要得到强度高、耐久性好的粘接，必须有良好的粘接表面，使胶粘剂能完全润湿被粘接面。要得到性能优良的胶接接头，必须考虑许多因素，除合理地选择胶粘剂和适当的接头设计外，如何正确处理被粘材料表面是一个极其重要的问题。胶接连接主要借助于表面粘附，因此被粘材料的表面处理就可能成为决定胶接接头强度和耐久性的主要因素。一般认为表面处理的作用主要有三个方面：（a）除去妨碍胶接的表面污物及疏松层；（b）提高表面能；（c）增加表面积。合理的胶接表面是用各种不同的方法制备的。无论选用什么方法，表面处理都要得到合理的表面组成和符合要求的表面结构。所谓合理的表面组成，即表面要清洁，表面能要高，并能满足界面化学或界面物理化学所要求的匹配条件。所谓表面结构，包括表面面积和表面孔隙的结构、分布等。

被粘材料的表面处理方法一般可分为机械物理方法、化学方法和等离子体表面处理法三大类，砂纸打磨、喷砂及机械加工等属于第一类，而化学方法包括酸碱腐蚀、溶剂等处理方法。这两种方法可以单独使用，但经常是联合使用以达到更好的效果。常用的表面处理溶剂是偶联剂。在含有RSi（OEt）3（R为甲基苯基，乙烯基）的表面处理剂中加入NH2（CH2）3Si（OEt）3和环氧树脂，用来处理铝片和不锈钢。信越化学开发的加成型有机硅胶粘剂，使用底涂剂X-40-3501，可以提高此胶粘剂与聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚等薄膜的粘接性。该公司还开发出能粘聚对苯二甲酸丁二醇酯的RTV硅橡胶胶粘剂以及能粘聚酰胺树脂但不与金属模具表面相粘的胶粘剂。选用了多元叠氮化合物间苯二甲酸二（β叠氮甲酰氧基乙酯）对RTV硅橡胶进行表面处理，通过氮烯插入反应，使硅橡胶与丁羟胶粘剂形成化学键，提高了RTV硅橡胶与丁羟胶粘剂的粘接强度，且性能稳定。上述两种处理方法，有些操作较复杂，有些处理过程中会产生大量废液，对人体和环境有危害。等离子体处理是将材料暴露于非聚合性气体的等离子体中，利用等离子体轰击材料表面，引起高分子材料表面结构的许多变化，从而对高分子材料进行表面改性。等离子体表面处理法具有操作简单，经济实用，不污染环境等优点，更为重要的是，处理效果只局限于表面而不影响材料本体性能。等离子体化学是在物理学，化学，电子学，真空技术等学科交叉发展的基础上形成的一门新兴学科，目前利用等离子体用于材料表面改性已经越来越被重视。通过微波等离子技术改性橡胶表面，发现经过等离子处理的橡胶表面的亲水性明显提高，而且橡胶试样与粘合剂的粘合强度显著提高。

   为进一步提高室温硫化硅橡胶胶粘剂的粘接性能，扩大其应用范围，未来的研究方向主要集中在以下几个方向：（1）寻找或合成出新的交联剂，形成更多的交联点，提高硫化体系的力学强度以及与基材的粘接性。（2）寻找新的硅橡胶化学改性方法，提高分子链内聚强度，或者合成出树脂与液体硅橡胶的相容剂，从而可以共混入相应的树脂，获得新的性能。（3）完善粘接面表面处理的方法和工艺，如对粘接表面进行等离子表面处理，研制新的表面处理剂，从而增加粘接面表面能，增强表面粘接性能。 之中门

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