馮亞凱，孟凡成，趙敬棋，申景博

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不同Si—H含量的交聯(lián)劑對(duì)有機(jī)硅彈性體性能的影響

馮亞凱1, 2，孟凡成1，趙敬棋3，申景博3

(1. 天津大學(xué)化工學(xué)院，天津 300072；2. 天津化學(xué)化工協(xié)同創(chuàng)新中心，天津 300072；3. 天津萊爾德電子材料有限公司，天津 300457)

以乙烯基硅油為基礎(chǔ)聚合物，以含氫硅油為交聯(lián)劑，在Karstedt’s催化劑的作用下，制備出加成型有機(jī)硅彈性體，并對(duì)體系的凝膠時(shí)間、固化反應(yīng)歷程、彈性體的交聯(lián)密度和形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了系統(tǒng)的表征．同時(shí)，探究了不同Si—H含量的交聯(lián)劑對(duì)固化后彈性體的滲油量、表面黏性和力學(xué)性能的影響．體系的固化反應(yīng)歷程通過(guò)差示掃描量熱法來(lái)評(píng)價(jià)，交聯(lián)密度通過(guò)測(cè)試彈性體在甲苯中的溶脹度得出，采用索氏提取法提取樣品中可溶性物質(zhì)，彈性體的滲油量通過(guò)析出失重法來(lái)表征，表面黏性通過(guò)測(cè)試樣品與離型膜的剝離強(qiáng)度來(lái)評(píng)價(jià)．結(jié)果表明，以低Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑時(shí)，體系的凝膠時(shí)間較長(zhǎng)，交聯(lián)密度低，形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)更加完善，進(jìn)而導(dǎo)致彈性體的滲油量明顯降低，表面黏性和斷裂伸長(zhǎng)率顯著增大，但其力學(xué)強(qiáng)度較差，從而限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用．采用高、低Si—H含量的含氫硅油并用的方式，通過(guò)調(diào)節(jié)兩種交聯(lián)劑的摩爾比例，制備得到了不同表面黏性的彈性體，并且可以調(diào)控彈性體的滲油量和力學(xué)性能，使其可以滿足不同場(chǎng)合的使用要求．

交聯(lián)劑；Si—H含量；滲油；表面黏性；力學(xué)性能

隨著電子元器件朝著集成化、微型化和智能化方向的發(fā)展，散熱問(wèn)題己經(jīng)成為微電子領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)瓶頸．通常的解決方法是在電子元器件和散熱裝置之間安裝導(dǎo)熱界面材料[1-3]．目前，導(dǎo)熱界面材料主要有導(dǎo)熱墊片、導(dǎo)熱凝膠和導(dǎo)熱相變材料等．由于導(dǎo)熱墊片具有便于安裝、可重復(fù)利用和自黏性等諸多優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到廣大科研工作者的關(guān)注[4-6]．

加成型有機(jī)硅彈性體具有固化過(guò)程中不產(chǎn)生副產(chǎn)物、高轉(zhuǎn)化率和交聯(lián)密度可控等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作導(dǎo)熱界面材料的基體聚合物[7-9]．加成型導(dǎo)熱有機(jī)硅墊片通常以含Si—Vi基團(tuán)的乙烯基硅油為基礎(chǔ)聚合物，以含Si—H基團(tuán)的含氫硅油為交聯(lián)劑，在過(guò)渡金屬化合物催化下，發(fā)生硅氫加成反應(yīng)而固化[10-12]．通過(guò)加入抑制劑，控制固化反應(yīng)溫度，進(jìn)而延長(zhǎng)膠料的儲(chǔ)存時(shí)間，加入填料賦予復(fù)合材料合適的強(qiáng)度，并顯著提高材料的導(dǎo)熱系數(shù)[13-14]．

近年來(lái)，人們致力于研發(fā)高導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱界面材料，導(dǎo)熱系數(shù)得到大幅度提升[15-17]．墊片的導(dǎo)熱系數(shù)主要取決于填料種類(lèi)、填充量、形貌和粒徑等[18-19]，大多數(shù)研究者對(duì)填料性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，而對(duì)于聚合物體系的研究卻鮮有報(bào)道．然而，基礎(chǔ)聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、黏度和分子質(zhì)量分布，交聯(lián)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子質(zhì)量和Si—H含量以及(為Si—Vi與Si—H的摩爾比)對(duì)固化反應(yīng)和最終固化產(chǎn)物的性能有著重要影響[20-22]．

隨著電子產(chǎn)品的更新升級(jí)，市場(chǎng)對(duì)導(dǎo)熱有機(jī)硅墊片的性能提出了更高的要求．除了要求導(dǎo)熱有機(jī)硅墊片具有高導(dǎo)熱系數(shù)和合適的壓縮回彈性外，人們更希望其具有低壓縮應(yīng)力、低小分子析出和可調(diào)的表面黏性．為此，需要科研工作者進(jìn)行深入研究，不斷優(yōu)化墊片的性能[23]．

本文以雙端乙烯基硅油為基礎(chǔ)聚合物，以不同Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑，加入催化劑和抑制劑制備了加成型有機(jī)硅彈性體．并且采用高、低Si—H含量的含氫硅油并用的方式，制備了一系列的彈性體．探究不同Si—H含量的交聯(lián)劑對(duì)有機(jī)硅彈性體的滲油、表面黏性和力學(xué)性能的影響．

1?實(shí)驗(yàn)部分

1.1?實(shí)驗(yàn)原料

雙端乙烯基硅油RH-Vi311(乙烯基含量0.32%)，端甲基側(cè)氫硅油RH-H1(Si—H基團(tuán)含量0.11%)，RH-H2(Si—H基團(tuán)含量0.28%)，RH-H3 (Si—H基團(tuán)含量0.41%)，RH-H4(Si—H基團(tuán)含量0.77%)，浙江潤(rùn)禾有機(jī)硅新材料有限公司；Karstedt’s催化劑(鉑含量3000×10-6)，鄭州阿爾法化工有限公司；1-乙炔基環(huán)己醇，天津希恩思生化科技有限公司；甲苯，分析純，天津市元立化工科技有限公司；石油醚，分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司．

1.2?實(shí)驗(yàn)設(shè)備

AL204型電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；DPM-1QT型雙行星脫泡攪拌機(jī)，羅斯(無(wú)錫)設(shè)備有限公司；導(dǎo)熱材料成型系統(tǒng)，Laird自制；101BS-3型電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津市三水科學(xué)儀器有限公司；BLD-200N型剝離強(qiáng)度測(cè)試儀，濟(jì)南蘭光機(jī)電有限公司，CMT4104型微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，美特斯工業(yè)系統(tǒng)有限公司；QYXT-250-S型索氏提取器，天長(zhǎng)市天滬分析儀器有限公司．

1.3?有機(jī)硅彈性體的制備

按設(shè)定好的配方在膠料罐中依次加入乙烯基硅油、抑制劑、催化劑和交聯(lián)劑，保證體系中Si—Vi基團(tuán)與Si—H基團(tuán)的摩爾比為2∶1．然后，將膠料罐置于雙行星脫泡攪拌機(jī)中，以2000r/min速率攪拌2min，真空脫泡2min．最后，將充分?jǐn)嚢璧哪z料倒入PTFE模具中，置于簡(jiǎn)易導(dǎo)熱材料成型系統(tǒng)上，80℃預(yù)固化30min，置于120℃的烘箱中，烘烤30min，固化成型．將樣品取出，冷卻至室溫，備用．為賦予彈性體合適強(qiáng)度和導(dǎo)熱性能，在表面黏性和力學(xué)性能測(cè)試樣品中，以氧化鋁為填料，填充量為80%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))．

1.4?分析測(cè)試

1.4.1?傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)

采用Nicolet 6700型傅里葉變換紅外光譜儀(美國(guó)尼高力儀器公司)對(duì)交聯(lián)劑進(jìn)行FT-IR測(cè)試，溴化鉀壓片法，掃描范圍4000～400cm-1．

1.4.2?核磁共振氫譜(1HNMR)

采用AVANCE Ⅲ 400Hz型核磁共振波譜儀(德國(guó)布魯克公司)對(duì)交聯(lián)劑進(jìn)行1HNMR測(cè)試，溶劑為無(wú)內(nèi)標(biāo)的氘代氯仿(CDCl3)，并計(jì)算交聯(lián)劑中Si—H基團(tuán)的含量．

1.4.3?凝膠滲透色譜(GPC)測(cè)試

采用TDA305型多檢測(cè)凝膠滲透色譜儀(英國(guó)馬爾文儀器有限公司)測(cè)試樣品的分子質(zhì)量，以四氫呋喃為流動(dòng)相，以聚苯乙烯為標(biāo)樣．

1.4.4?凝膠時(shí)間測(cè)試

在室溫下，采用觸碰的方式，記錄無(wú)抑制劑的體系從流動(dòng)到失去流動(dòng)性的時(shí)間，即為有機(jī)硅彈性體的凝膠時(shí)間．

1.4.5?交聯(lián)密度測(cè)試

將樣品裁切成10mm×2mm的試樣，準(zhǔn)確稱(chēng)量后放入稱(chēng)量瓶中，加入25mL甲苯，蓋緊瓶塞．在室溫下溶脹，每隔一定時(shí)間取出試樣，用濾紙迅速擦干表面附著的溶劑后，稱(chēng)重，直至兩次稱(chēng)量的質(zhì)量之差不大于0.002g，可認(rèn)為達(dá)到溶脹平衡，計(jì)算樣品的溶脹度和交聯(lián)密度．

1.4.6?DSC測(cè)試

采用DSC 204F1型差示掃描量熱儀(耐馳科學(xué)儀器商貿(mào)上海有限公司)跟蹤固化反應(yīng)過(guò)程，升溫速率10℃/min，測(cè)試溫度20～200℃．

1.4.7?索氏提取測(cè)試

將一定質(zhì)量的樣品放入提取管內(nèi)，提取瓶中加入石油醚，加熱浸提樣品中可溶性物質(zhì)，并計(jì)算樣品質(zhì)量損失分?jǐn)?shù)．

1.4.8?邵氏硬度測(cè)試

采用LX-A型邵氏橡膠硬度計(jì)(樂(lè)清市海寶儀器有限公司)對(duì)樣品硬度進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)樣品分別選取不同的點(diǎn)測(cè)試3次，取平均值．

1.4.9?表面析出測(cè)試

將樣品用刀模裁切成圓柱形樣品，保證其具有均勻的厚度和平滑邊緣．在樣品的上、下面分別加3層濾紙，以吸附樣品表面析出的油性物質(zhì)，為了避免濾紙與樣品黏附，在它們之間加一層玻纖，然后將其置于兩塊金屬板之間，將其壓縮為原始厚度的50%，并于120℃下放置24h，計(jì)算樣品的質(zhì)量損失百分?jǐn)?shù)，計(jì)算式為

式中：1為樣品的初始質(zhì)量；2為樣品上、下兩層玻纖的質(zhì)量；3為測(cè)試后樣品和玻纖的總質(zhì)量．

1.4.10?表面黏性測(cè)試

表面黏性通過(guò)測(cè)定樣品與離型膜的剝離強(qiáng)度來(lái)表征．采用IMASS SP-2100型剝離強(qiáng)度測(cè)試儀測(cè)定有機(jī)硅彈性體與離型膜間的剝離強(qiáng)度，樣品尺寸為長(zhǎng)150mm、寬25mm、厚2.54mm．

1.4.11?力學(xué)性能測(cè)試

將彈性體按照GB/T 508—2009裁剪成標(biāo)距為(20±0.5)mm的啞鈴形樣條，厚度通過(guò)測(cè)厚儀測(cè)得，再將樣條置于微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸，拉伸速率為5mm/min，測(cè)定拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率.

2?結(jié)果與討論

2.1?交聯(lián)劑的表征分析

2.1.1?交聯(lián)劑的FT-IR分析

圖1為4種交聯(lián)劑的FT-IR譜圖，從圖中可以看出，2960cm-1特征峰吸收強(qiáng)度大致相同，歸因于Si—CH3中C—H的伸縮振動(dòng)；而2160cm-1特征峰是Si—H伸縮振動(dòng)峰，峰強(qiáng)逐漸增大對(duì)應(yīng)于4種交聯(lián)劑的Si—H含量逐漸增大．

圖1?不同交聯(lián)劑的FT-IR譜圖

2.1.2?含氫硅油的1HNMR分析

圖2為4種交聯(lián)劑的1HNMR譜圖，分析其化學(xué)位移，＝0.1～0.3為Si—CH3中的質(zhì)子峰，＝4.65～4.75為Si—H中氫原子的核磁共振吸收峰．分別對(duì)其峰面積進(jìn)行積分，根據(jù)Si—CH3與Si—H峰強(qiáng)度的比值，計(jì)算得到Si—CH3鏈節(jié)和Si—H鏈節(jié)的相對(duì)數(shù)量，并得到含氫量．

圖2?不同交聯(lián)劑的1HNMR譜圖

結(jié)合1HNMR和GPC分析，確定含氫硅油分子量和Si—H含量，如表1所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)1HNMR計(jì)算得到的Si—H含量和廠家提供的數(shù)據(jù)非常接近.

表1?交聯(lián)劑的基本參數(shù)

Tab.1?Detailsof cross-linkers

注：為含氫硅油中二甲基硅鏈節(jié)數(shù)；為含氫硅油中硅氫鏈節(jié)數(shù)；n為含氫硅油的數(shù)均分子量；上標(biāo)“*”為經(jīng)1HNMR積分計(jì)算得出的值．

2.2?不同Si—H含量的交聯(lián)劑對(duì)彈性體性能的影響

如表2所示，凝膠時(shí)間測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在室溫下，以低Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑時(shí)，體系的固化時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于以高Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑體系的固化時(shí)間．主要原因?yàn)楦逽i—H含量的交聯(lián)劑的反應(yīng)活性較高，反應(yīng)過(guò)程中體系黏度增加較快，故凝膠時(shí)間較短．

交聯(lián)密度測(cè)試發(fā)現(xiàn)，隨著交聯(lián)劑中Si—H含量的增加，彈性體的交聯(lián)密度逐漸增大，而硬度的變化趨勢(shì)略有不同．隨著交聯(lián)劑中Si—H含量的增加，彈性體的硬度先增大后減?。环矫?，高Si—H含量的交聯(lián)劑產(chǎn)生集中交聯(lián)效應(yīng)，致使彈性體的交聯(lián)密度和硬度較高；另一方面，當(dāng)交聯(lián)劑含有過(guò)高的Si—H含量時(shí)，Si—H功能基團(tuán)受限于屏蔽作用和位阻效應(yīng)，造成其反應(yīng)不充分，導(dǎo)致其硬度減小．這兩方面的綜合作用結(jié)果導(dǎo)致彈性體的硬度先增大后減?。?/p>

表2 不同Si—H含量的交聯(lián)劑對(duì)彈性體性能的影響

Tab.2 Effects of cross-linkers with different Si—H con-tents on the properties of elastomers

2.2.1?不同Si—H含量的交聯(lián)劑對(duì)體系固化的影響

由圖3和表3可以看出，隨著交聯(lián)劑中Si—H基團(tuán)含量的增加，體系的起始固化溫度onset、峰值固化溫度peak和終止固化溫度end逐漸升高．主要的原因是在高Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑的體系中，反應(yīng)位點(diǎn)集中，導(dǎo)致交聯(lián)點(diǎn)集中，反應(yīng)過(guò)程中黏度增加迅速，導(dǎo)致有機(jī)硅反應(yīng)基團(tuán)擴(kuò)散困難，而且，該反應(yīng)體系阻礙抑制劑的揮發(fā)，為此，需外界提供更多的熱量，也就是說(shuō)只有在更高的溫度下，硅氫加成反應(yīng)才能順利進(jìn)行．

圖3?不同交聯(lián)劑體系的DSC曲線

表3?不同交聯(lián)劑體系的DSC特征溫度

Tab.3 DSC characteristic temperatures of systems with different cross-linkers

采用不同Si—H含量的交聯(lián)劑時(shí)，固化過(guò)程中體系放出熱量略有不同．隨著交聯(lián)劑中Si—H含量增加，反應(yīng)放出熱量先增加后減少．原因是隨著分子鏈上Si—H基團(tuán)數(shù)量增加，交聯(lián)劑的反應(yīng)活性增加，化學(xué)碰撞的幾率增加，放熱量增加；當(dāng)同一分子鏈上Si—H基團(tuán)的數(shù)量過(guò)多時(shí)，分散性差，反應(yīng)過(guò)程中黏度的增加會(huì)導(dǎo)致Si—H基團(tuán)的擴(kuò)散困難，另外Si—H基團(tuán)空間位阻和屏蔽作用導(dǎo)致反應(yīng)程度降低，放熱量降低．

2.2.2?不同Si—H含量的交聯(lián)劑對(duì)彈性體滲油的影響

如圖4所示，隨著交聯(lián)劑中Si—H含量的增加，有機(jī)硅彈性體表面析出物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增大．相同值時(shí)，Si—H含量高的交聯(lián)劑分子鏈上的反應(yīng)位點(diǎn)較多，增加了硅氫加成反應(yīng)的空間位阻，降低了Si—H基團(tuán)的利用率(DSC測(cè)得的反應(yīng)放熱數(shù)據(jù)也證明了這一點(diǎn))；同時(shí)，過(guò)高Si—H含量的交聯(lián)劑，增加了含氫硅油氧化和水解等副反應(yīng)的幾率，造成了未反應(yīng)的乙烯基硅油殘留量的增加，從而導(dǎo)致滲油量增加.

另一方面，體系中總的Si—H基團(tuán)的量是一定的，以高Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑，體系中分子鏈的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于以低Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑的體系，分子鏈的分散性差，黏度增加更為迅速，導(dǎo)致交聯(lián)劑擴(kuò)散困難，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)不完善，存在交聯(lián)稠密區(qū)與稀疏區(qū)，如圖5所示．在這種缺陷的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)鏈的活動(dòng)性更高，導(dǎo)致未交聯(lián)的乙烯基硅油更容易析出．兩方面因素的綜合影響，增加了樣品表面的析出物的量．

圖4?不同交聯(lián)劑的彈性體滲油量對(duì)比

圖5?交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模型

對(duì)彈性體進(jìn)行可溶物的索氏提取實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)以高Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑，可提取物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以低Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑的體系，并且這種變化趨勢(shì)與滲油量的變化趨勢(shì)基本吻合，如圖6所示．由此可以得出結(jié)論：彈性體表面析出的物質(zhì)和索氏提取損失的物質(zhì)均為體系中未反應(yīng)的乙烯基硅油和一些可提取的沒(méi)有連接到網(wǎng)絡(luò)的松散的物質(zhì)，進(jìn)一步驗(yàn)證了上述關(guān)于滲油分析的可靠性.

圖6?不同Si—H含量的交聯(lián)劑對(duì)彈性體滲油的影響

2.2.3?不同Si—H含量的交聯(lián)劑對(duì)彈性體表面黏性的影響

如圖7所示，剝離強(qiáng)度測(cè)試分析發(fā)現(xiàn)，以低Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑時(shí)，彈性體的剝離強(qiáng)度較大，表面黏性較大．主要原因可歸結(jié)為兩點(diǎn)：其一為大分子的黏彈性，以低Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑時(shí)，體系的交聯(lián)密度較小，兩交聯(lián)點(diǎn)之間的臨界分子量較大，存在更大自由體積，可運(yùn)動(dòng)的分子鏈較長(zhǎng)，更有利于構(gòu)象的調(diào)整，微觀上增加了聚二甲基硅氧烷彈性鏈的柔順性，宏觀上增大了其表面黏性；其二為交聯(lián)劑的分散性，體系中總的Si—H基團(tuán)的含量是一樣的，以低Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑的體系中分子鏈的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于以高Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑的體系，分子鏈的分散性更好，從而部分含有Si—H基團(tuán)的分子鏈更容易遷移到彈性體的表面，與離型膜表面的羥基基團(tuán)形成氫鍵，增加了彈性體的表面黏性．

圖7 不同Si—H含量的交聯(lián)劑對(duì)彈性體表面黏性的影響

結(jié)合硬度的測(cè)量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在硬度相近的范圍內(nèi)，墊片的表面黏性產(chǎn)生了顯著差異，因此，這里可以通過(guò)選擇不同Si—H含量的交聯(lián)劑來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)墊片表面黏性的調(diào)控．

2.2.4?不同Si—H含量的交聯(lián)劑對(duì)彈性體力學(xué)性能的影響

交聯(lián)劑的Si—H含量對(duì)彈性體力學(xué)性能的影響見(jiàn)表4．隨著交聯(lián)劑Si—H含量的增加，彈性體的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度逐漸增大，斷裂伸長(zhǎng)率減小．主要原因是高Si—H含量交聯(lián)劑的同一分子鏈上的反應(yīng)位點(diǎn)較多，易形成集中交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，更容易分散應(yīng)力，大大增大了彈性體的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度．同時(shí)，由于分子鏈之間交聯(lián)點(diǎn)的增多，交聯(lián)密度增大，抑制了聚硅氧烷分子鏈之間的滑移，使得鏈節(jié)的柔順性下降，分子鏈之間的自由體積也隨之減少，導(dǎo)致彈性體的斷裂伸長(zhǎng)率減少．

表4 不同Si—H含量的交聯(lián)劑對(duì)彈性體力學(xué)性能的影響

Tab.4 Effects of cross-linkers with different Si—H con-tents on the mechanical properties of elastomers

采用高Si—H含量的RH-H4和低Si—H含量的RH-H1并用的方式，調(diào)節(jié)兩者的摩爾比例分別為9∶1、7∶3、5∶5、3∶7和1∶9，研究混合交聯(lián)劑對(duì)彈性體性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表5．結(jié)果表明，當(dāng)改變時(shí)，表面黏性發(fā)生梯度變化，可以滿足不同場(chǎng)合的應(yīng)用要求．另外，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)配方進(jìn)行調(diào)整，可以使其綜合性能得到優(yōu)化．當(dāng)兩者比例為3∶7時(shí)，彈性體的滲油量為1.98%，剝離力為0.49N，拉伸強(qiáng)度達(dá)到185.4kPa，可以賦予導(dǎo)熱墊片表面黏性，降低小分子析出，并且力學(xué)性能滿足使用要求．

表5 高、低Si—H含量的交聯(lián)劑并用對(duì)彈性體性能的?影響

Tab.5 Effects of the combination of two cross-linkers with different Si—H contents on the properties of elastomers

注：為高含氫硅油中Si—H基團(tuán)與低含氫硅油中Si—H基團(tuán)的摩爾比例．

3?結(jié)?語(yǔ)

本文研究了不同Si—H含量的交聯(lián)劑對(duì)有機(jī)硅彈性體性能的影響，發(fā)現(xiàn)采用不同Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑時(shí)，體系的凝膠時(shí)間、交聯(lián)密度和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而影響有機(jī)硅彈性體的硬度、滲油量、表面黏性和力學(xué)性能．以低Si—H含量的含氫硅油為交聯(lián)劑的體系，凝膠時(shí)間較長(zhǎng)，交聯(lián)密度小，形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)更完善．固化產(chǎn)物具有一定的自黏性，表面析出物的量明顯減少，然而，彈性體的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度較差．采用高、低Si—H含量的含氫硅油并用的方式，通過(guò)改變兩者的摩爾比例，不僅可以調(diào)節(jié)彈性體的表面黏性，而且可以權(quán)衡其滲油量和力學(xué)性能，使其可以用作導(dǎo)熱界面材料．

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Effect of Cross-Linker with Different Si—H Contents on the Properties of Silicone Elastomers

Feng Yakai1, 2，Meng Fancheng1，Zhao Jingqi3，Shen Jingbo3

(1. School of Chemical Engineering and Technology，Tianjin University，Tianjin 300072，China； 2. Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering(Tianjin)，Tianjin 300072，China； 3. Tianjin Laird Electronic Materials Co.，Ltd.，Tianjin 300457，China)

Additional silicone elastomers were prepared using vinyl-terminated silicone oil as base polymer，hydrogen-containing silicone oil as cross-linking agent, and platinum as Karstedt’s catalyst. Then，the gelation time，curing reaction process，cross-linking density，and cross-linked network of the elastomer were systematically investigated. Meanwhile，the effect of cross-linkers with different Si—H contents on the final material，including its oil bleeding，surface stickiness，and mechanical properties，were analyzed. The curing reaction process was evaluated using differential scanning calorimetry. The cross-linking density of the elastomer was deduced via the swelling method using toluene. The soluble matter in the sample was characterized using the Soxhlet extraction method. The oil bleeding was confirmed using the weight loss method，and the surface stickiness was assessed by peel strength between elastomer and release film. Results showed that when the hydrogen-containing silicone oil with low Si—H content was used as cross-linking agent，the gelation time of the system increased，but the cross-linking density decreased and the formed cross-linking network was perfect. Consequently, the ultimate properties of elastomers were distinctly different. The oil bleeding of the elastomer decreased significantly，and the surface stickiness and elongation at break were improved markedly. However，the mechanical strength of the elastomer was poor，which limited its further applications. Elastomers with different surface stickiness could be prepared by changing the ratio of hydrogen-containing silicone oil with different Si—H contents. Meanwhile，the oil bleeding and mechanical properties of the elastomer could also be adjusted；thus，it could meet the requirements under different conditions.

cross-linker；Si—H content；oil bleeding；surface stickiness；mechanical property

10.11784/tdxbz201809088

TQ333.93

A

0493-2137(2019)07-0763-07

2018-09-28；

2018-12-28.

馮亞凱（1966—??），男，博士，教授.

馮亞凱，yakaifeng@tju.edu.cn．

天津市科技計(jì)劃資助項(xiàng)目(16ZXCLGX00010，16YFZCGX00280).

the Science and Technology Support Program of Tianjin，China(No. 16ZXCLGX00010，No. 16YFZCGX00280).

(責(zé)任編輯：田?軍)