《硅橡胶混炼胶 高抗撕高强度》.docx

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《硅橡胶混炼胶高抗撕高强度》

《硅橡胶混炼胶高抗撕、高强度》

国家标准征求意见稿编制说明

合盛硅业股份有限公司

二〇一五年八月二十五日

《硅橡胶混炼胶高抗撕、高强度》

国家标准征求意见稿编制说明

1工作简况

1.1项目背景和立项意义

硅橡胶是特种合成橡胶中的重要品种之一，是一种分子主链为Si-O-Si的无机结构，侧链为有机取代基（主要是甲基），兼具无机和有机性能的高分子材料．与一般的有机橡胶相比，具有非常优良的耐热性、耐寒性和耐候性以及电气特性，在航天、航空、汽车、电子电器工业等领域都有广泛的应用。

硅橡胶混炼胶是以线性高聚合度聚有机硅氧烷生胶，添加填料、各种助剂加工而成。

聚有机硅氧烷以Si-O-Si键为主链，Si原子上连有甲基和少量乙烯基，分子柔性大，未加补强剂时，分子间作用力弱，物理机械性能较差，尤其是撕裂强度只能达到5~10KN/m，拉伸强度仅有0.4MPa。

这样的缺点使得硅橡胶制品在需要高拉伸强度，高撕裂强度的应用领域使用受限。

从而制约了硅橡胶的广泛使用。

因此，为了能充分利用硅橡胶的上述特性和进一步扩大其在尖端技术领域的应用，高强度硅橡胶的开发成了一项重要的研究课题。

目前国内外专家学者提高硅橡胶拉伸强度和撕裂强度的途径基本都是从硅橡胶生胶、硅橡胶补强填料白炭黑、助剂硅油等三个方面来进行研究1。

在研究硅橡胶生胶对硅橡胶拉伸强度和撕裂强度方面，何颖2等人研究得出生胶的分子量越大，硅橡胶的拉伸强度越大。

郭建华3等人研究了生胶的乙烯基含量对硅橡胶撕裂强度的影响。

研究结果显示

（1）高乙烯基含量和低乙烯基含量的硅橡胶并用，当并用胶的乙烯基摩尔分数低于0.15％时，选用合适的并用比会明显提高并用胶的抗撕裂性能。

当乙烯基摩尔分数为0.15％的硅橡胶和乙烯摹摩尔分数为0.06％的硅橡胶按50／50并用时，并用胶的乙烯基摩尔分数为0.105％，此时撕裂强度最高，达到45.8kN/m。

当并用胶中乙烯基摩尔分数超过0.15％时，硅橡胶并用比对硫化胶的撕裂性能影响不大。

（2）不同乙烯基含量的硅橡胶并用胶的交联密度随乙烯基含量的变化规律反映了硫化胶的交联结构由“分散交联”向“集中交联”转变。

硅橡胶并用胶的乙烯基摩尔分数在0.15％以内，并用硫化胶的撕裂强度随乙烯基含量的增大而先增后降，而并用胶的交联密度与其撕裂强度成反比。

在利用白炭黑补强硅橡胶拉伸强度、撕裂强度方面。

孙彩量4等人研究了白炭黑比表面积对硅橡胶机械性能的影响。

研究结果显示，随着气相法白炭黑比表面积的增大，硅橡胶的硬度、拉伸强度逐渐增大，而断裂伸长率逐渐减小。

陈莉5等人研究得出沉淀法纳米SiO2对硅橡胶的拉伸强度、撕裂强度、邵尔A硬度的补强均是随着纳米SiO2用量的提高而增加，且当SiO2与生胶质量比达到0.4后，增加趋势变缓；而对硅橡胶断裂伸长率的补强作用，却是随着质量分数先增加后减小，即SiO2与生胶质量比小于0.4时，断裂伸长率随着质量分数的增加而增加，但当与生胶质量比达到0.4后，便开始减小。

采用不同表面性质的气相法纳米二氧化硅，利用硅橡胶混炼胶界面结合橡胶来研究高温硫化硅橡胶补强作用的影响因素并结合扫描电镜分析界面的作用形式。

结果表明结合橡胶以纳米二氧化硅的网络结构为骨架纳米二氧化硅粉体的结构性越高形成的三维立体网络结构结合橡胶体越好对硅橡胶制品的补强效果越好。

气相法纳米二氧化硅粉体填加质量分数为0.26~0.29时表面羟基个数在1.1~1.4之间时，有效补强体积最大，补强效果也最好。

在加入气相法白炭黑过程中，气相法白炭黑添加到一定程度，便会使胶料产生结构化现象，进而使加工困难甚至无法加工，所以需要加入一些结构控制剂。

羟基硅油是硅橡胶补强中常用的一种结构控制剂。

孙彩亮4等人研究了羟基硅油的用量以及气相法白炭黑比表面积对硅橡胶力学性能的影响。

结果表明：

随着羟基硅油用量的增加，硅橡胶的硬度、拉伸强度均逐渐降低，而断裂伸长率却随羟基硅油用量的增加而逐渐增大。

通过上述方面的不断研究，硅橡胶的拉伸强度和撕裂强度得到大幅度的提高7MPa、8MPa。

在拉伸强度方面，瓦克R420/60硅橡胶的拉伸强度可以高达11MPa，国内其他企业硅橡胶的拉伸强度可达到8.5MPa左右。

在撕裂在撕裂强度方面，国内企业合盛硅业股份有限公司的合盛HS-5260与合盛HS-5270硅橡胶的撕裂强度高达55KN/m，国内其他企业硅橡胶的撕裂强度可达到35KN/m左右。

虽然国内外的一些公司可以制备出性能优越的高强度高抗撕硅橡胶混炼胶，但是国内混炼硅橡胶生产普遍呈现小、散、乱等现象，没有统一的行业标准来指导这些企业进行生产。

因而为更加规范混炼胶生产，缩小于国外高抗撕产品的差距，开拓国内国际市场，特制订《硅橡胶混炼胶高抗撕、高强度》国家标准。

1.2任务来源

根据国标委综合[2013]90号文件《关于下达2013年第一批国家标准制修订计划的通知》要求，下达国家标准《硅橡胶混炼胶高抗撕、高强度》的制订任务，计划编号：

20131489-T-606。

由全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会归口，标准制订工作计划于2015年底完成。

主要起草单位：

合盛硅业股份有限公司、迈高精细高新材料（深圳）有限公司。

1.3标准项目编制单位简况

合盛硅业股份有限公司（原浙江合盛硅业有限公司）成立2005年8月，是一家专业从事硅基材料生产、研发及销售的国家级高新技术企业。

作为硅基新材料行业的后起之秀，合盛硅业非常重视科技创新在促进生产技术进步中的作用，公司经多年研发的无机硅、有机硅材料生产技术，其工艺流程、产品性能都处于国内外领先地位。

目前公司已经形成年产5万吨金属硅粉加工、18万吨有机硅单体、6万吨110甲基乙烯基硅橡胶（生胶）、2.5万吨室温硫化硅橡胶（107胶）、0.3吨气相白炭黑、2万吨高温硫化硅橡胶混炼胶、0.25万吨高含氢硅油的生产能力。

其中，公司的有机硅单体二甲基二氯硅烷的生产技术及产能位居国内前三甲。

公司主导开发产品110甲基乙烯基硅橡胶生胶、室温硫化硅橡胶107胶、气相白炭黑、工业硅粉、二甲基硅氧烷混合环体、八甲基环四硅氧烷、甲基氯硅烷等多个有机硅品种产品均属于高新技术新品。

这些产品的生产工艺、技术处于国内领先水平，产品质量达到国外同类先进或领先水平，年销量均居国内前三甲。

公司现有员工625人，其中拥有大专学历及以上科技人员近372人，占总员工的59.5%左右。

从事研究开发的技术人员120人，占职工总数的19.5%，外聘有科研院所各级专家17人，103人为专职研发人员（其中博士1人，硕士9人，本科47人，其余46人全部是大专学历），外聘有中科研北京化学所、杭州师范大学、嘉兴学院外聘专家3人。

公司设立独立的检测机构——质检中心，2013年3月取得石油和化工企业质量检验机构A级证书。

质检中心总面积达1000多平方米，拥有美国PE电感耦合等离子发射光谱仪，安捷伦气质联用谱仪、安捷伦气相色谱仪、尼高力近红外光谱仪、美国比表面积仪器、德国新帕克激光粒度仪器、拉力机、门尼等近2000万元国内外先进的检测设备。

分设标准化组、原料成品组、生产过程组。

拥有46名专业的检测人员，为产品质量在国内外领先提供了有利的保障。

参与制定GB/T30530-2014《有机硅环体单位产品能源消耗限额》；GB/T31338-2014《工业硅单位产品能源消耗限额》标准号为；GB/T14849-2014《工业硅化学分析方法》（4~9部分）等国标。

2009年至今，已经立项各类技术创新项目44个，完成科技成果转化及技术创新44项。

这些工作的完成大大提升了公司的核心竞争力。

解决了一系列企业大型装置工程技术的提升和新产品的开发问题。

其中嘉兴市科技重点计划项目“有机硅单体副产物和多晶硅副产物综合利用”（2009AZ1010），嘉兴市高新技术成果转化项目“有机硅单体合成高效催化剂及其工程化应用技术”（2012BZ11003），浙江省重大科技专项“大型有机硅生产装置节能减排关键工程技术开发及应用”（2011C11009），相继通过专家组验收，获得一致好评。

2013年，“有机硅单体副产共沸物酯化制备六甲基二硅氧烷、正硅酸乙酯技术开发”，“利用甲基三氯硅烷生产气相法白炭黑产业化技术”，“十甲基环五硅氧烷”，“1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷”等四个项目被列入浙江省省级工业新产品试制计划项目。

此外，公司自成立以来，先后获得为嘉兴市节能降耗示范企业（2010），嘉兴市走新型工业化道路“十强”企业（2011），国家高新技术企2012），嘉兴市高新技术企业研发中心（2012）、嘉兴市专利示范企业（2013）、浙江省高新技术企业研发中心（2013）、嘉兴港区政府产品质量奖（2013）、浙江省省级企业研究院（2014）、浙江省创新型试点企（2014）、嘉兴市重点企业技术创新团队（2014）嘉兴市创新型企业科技创新领军企业（2015）等系列荣誉称号。

1.4主要工作过程

1.4.1成立编制组

合盛硅业股份有限公司接受任务后，2014年初成立了《硅橡胶混炼胶高抗撕、高强度》国家标准编制组。

根据标准要求，查阅并收集本企业及国内外混炼胶生产厂家的相关数据信息，整个编制过程注重生产厂家数据、下游客户使用要求，开始编写标准草案。

1.4.2相关会议主要内容

2014年6月19日至6月23日在河南省郑州市召开全国橡标委2014年第一次工作会议，进行工作方案的讨论，会上与会代表对该标准草案结构的完整性和主要技术内容合理性进行了认真分析和讨论，并给出了修改意见和建议。

针对所提的意见和建议，编制组在会后进行分析修改，进一步完善了标准草案有关技术内容，形成讨论稿。

2014年12月6日至12月8日在九江市召开全国橡标委工作会议对该标准进行初期审查，会上与会代表对该标准所涉及的内容、范围、适用性、可操作性、科学性内容进行了认真研讨、论证和改进。

会后编制组根据各专家的意见再次进行修改和完善。

2015年7月在哈尔滨召开了本标准的第二次制订工作会议，会上就本标准的工作组讨论稿进行了认真的审查和讨论，会后后经过编制组内部多次讨论、修改，于2015年8月形成了本标准的征求意见稿。

在这次会议上，专家提出许多有利的提议，要点如下：

1范围中“中抗撕、中强度”去掉。

5.2.1试样的制备都统一写在一起，写到附录A中。

“双二五硫化剂”写正式名称“2，5-二甲基-2，5-双（叔丁基过氧基）己烷”

5.2.2试验步骤写详细一些。

7.1将“普通纸箱包装”改成“双瓦楞纸箱”。

7.4将“贮存期”改为“保质期”。

2标准编制的依据和原则

2.1标准编制的依据

主要依据的国家及行业标准：

标准中注明按硫化橡胶或热塑性橡胶检测的国标方法测试。

GB/T528硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定

GB/T529硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定（裤形、直角形和新月形试样）

GB/T531.1硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：

邵氏硬度计法（邵尔硬度）

GB/T533硫化橡胶或热塑性橡胶密度的测定

GB/T1232.1未硫化橡胶用圆盘剪切粘度计进行测定第1部分门尼粘度的测定

GB/T1681硫化橡胶回弹性的测定

GB/T5576橡胶和胶乳命名法

2.2标准编制的原则

本标准是在合盛硅业股份有限公司操作规程的基础上，结合长期对硅橡胶混炼胶分析检测工作来编写的，整个编制过程注重方法的广泛实用性原则。

主要针对应用单位对硅橡胶混炼胶的外观、硬度、密度、拉伸强度、扯断伸长率、扯断永久变形、撕裂强度、门尼粘度、回弹的检测要求为基本依据编写的。

本标准起草过程遵循如下原则：

1）规范性原则：

本标准在格式上严格遵守GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：

标准的结构和编写规则》和GB/T20001.4-2001《标准化工作导则第4部分：

化学分析方法》的要求进行编写。

2）先进性和科学性原则：

实验结果具有可靠性，标准规定的检测方法在同一实验室检测结果应具有长期稳定性，不同实验室之间的检测结果具有一致性，标准能积极有效的规范硅橡胶混炼胶的外观、硬度、密度、拉伸强度、扯断伸长率、扯断永久变形、撕裂强度、门尼粘度、回弹的检测方法，同时能满足国内外市场及不同行业对硅橡胶混炼胶的各项检测项目的分析要求。

3）普遍适用性原则：

根据国内外对高抗撕高强度混炼硅橡胶产品进行大量实验数据分析的基础上结合国内外其他生产厂家、下游客户使用要求确定本标准条款、技术参数。

结合高硅橡胶混炼胶企业和检测单位的具体情况，力求做到标准的合理与实用性。

标准规定的检测方法中实验仪器、试剂易购买，实验条件易达到，检测范围能普遍满足各行业对硅橡胶混炼胶的外观、硬度、密度、拉伸强度、扯断伸长率、扯断永久变形、撕裂强度、门尼粘度、回弹检测范围的要求。

3标准主要内容分析

3.1范围

本标准规定了高抗撕、高强度硅橡胶混炼胶的要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输和贮存。

本标准适用于以甲基乙烯基硅橡胶按配方与配合剂经炼胶机混炼而成的硅橡胶混炼胶。

3.2国内外各厂家不同硬度硅橡胶混炼胶机械性能指标对照表

3.2.1国内外硬度40度高强度硅橡胶和高撕裂混炼胶机械性能指标对照表

表1、国内外硬度40度高强度硅橡胶混炼胶机械性能指标对照表

生产厂家

产品型号

硬度（邵氏A）

拉伸强度（Mpa）

撕裂强度（KN/m）

回弹（%）

伸长率（%）

宏达

ZY-5541

40

8.5

33

66

630

东爵

NE-9340

40

9.0

35

60

600

迈高

GF-2041

40

8.0

18

--

550

瓦克

R420/40

40

9.0

34

51

630

道康宁

2420-40

40

8.1

38

--

600

道康宁

2210-30

38

9

35

80

1120

江苏天辰

6518（40）

40

10.13

22.4

55

680

合盛

HS-5240

40

9.0

22

60

700

合盛

HS-5242

40

9.5

25

55

700

表2、国内外硬度40度高撕裂硅橡胶混炼胶机械性能指标对照表

生产厂家

产品型号

硬度（邵氏A）

拉伸强度（Mpa）

撕裂强度（KN/m）

回弹（%）

伸长率（%）

宏达

ZY-5541

40

8.5

33

66

630

东爵

NE-9340

40

9.0

35

60

600

迈高

GF2041E

40

7.0

26

--

750

瓦克

R420/40

40

9.0

34

51

630

道康宁

2420-40

40

8.1

38

--

600

江苏天辰

455（40）

40

9.25

35.6

54

900

合盛

HS-5240

40

9.0

22

60

700

合盛

HS-5242

40

9.5

25

55

700

3.2.2国内外硬度50度高强度硅橡胶和高撕裂混炼胶机械性能指标对照表

表3、国内外硬度50度高强度硅橡胶混炼胶机械性能指标对照表

生产厂家

产品型号

硬度（邵氏A）

拉伸强度（Mpa）

撕裂强度（KN/m）

回弹（%）

伸长率（%）

宏达

ZY-5551

50

9.0

35

68

550

东爵

NE-9350

50

9.0

40

55

500

迈高

GF-2051

50

8.0

26

--

500

瓦克

R421/50

50

10

39

47

600

江苏天辰

6518（50）

50

11.7

25.1

54

675

合盛

HS-5250

50

9

28

70

480

合盛

HS-5252

50

9.5

40

55

650

表4、国内外硬度50度高撕裂硅橡胶混炼胶机械性能指标对照表

生产厂家

产品型号

硬度（邵氏A）

拉伸强度（Mpa）

撕裂强度（KN/m）

回弹（%）

伸长率（%）

宏达

ZY-5551

50

9.0

35

68

550

东爵

NE-9350

50

9.0

40

55

500

迈高

GF2051E

50

8.0

40

--

550

瓦克

R421/50

50

10

39

47

600

江苏天辰

455（50）

50

10.21

42.7

53

780

合盛

HS-5250

50

9

35

70

480

合盛

HS-5252

50

9.5

40

55

650

3.2.3国内外硬度60度高强度硅橡胶和高撕裂混炼胶机械性能指标对照表

表5、国内外硬度60度高强度硅橡胶混炼胶机械性能指标对照表

生产厂家

产品型号

硬度（邵氏A）

拉伸强度（Mpa）

撕裂强度（KN/m）

回弹（%）

伸长率（%）

宏达

ZY-5561

60

9

35

62

500

东爵

NE-9360

60

9.0

40

50

400

迈高

GF-2061

60

8.0

26

--

400

瓦克

R420/60

60

10

42

44

580

江苏天辰

6518（60）

60

11.91

30.2

52

550

合盛

HS-5260

60

9.0

55

65

400

合盛

HS-5262

60

9.5

40

55

600

表6、国内外硬度60度高撕裂硅橡胶混炼胶机械性能指标对照表

生产厂家

产品型号

硬度（邵氏A）

拉伸强度（Mpa）

撕裂强度（KN/m）

回弹（%）

伸长率（%）

宏达

ZY-5561

60

9

35

62

500

东爵

NE-9360

60

9.0

40

50

400

迈高

GF2061E

60

8.0

40

--

500

瓦克

R420/60

60

10

42

44

580

道康宁

9280-60

60

10.3

54

--

497

道康宁

2220-55

57

10.4

51

--

785

江苏天辰

455（60）

60

10.9

55.1

50

650

合盛

HS-5260

60

9.0

55

65

400

合盛

HS-5262

60

9.5

40

55

600

3.2.4国内外硬度70度高强度和高撕裂硅橡胶混炼胶机械性能指标对照表

表7、国内外硬度70度高强度硅橡胶混炼胶机械性能指标对照表

生产厂家

产品型号

硬度（邵氏A）

拉伸强度（Mpa）

撕裂强度（KN/m）

回弹（%）

伸长率（%）

宏达

ZY-5571

70

9

35

56

400

东爵

NE-9370

70

8.5

40

45

300

迈高

GF-2071

70

7.5

26

--

300

瓦克

R420/70

70

9

48

40

650

道康宁

2420-70

70

9

38

--

480

道康宁

2220-70

73

8.5

51

--

540

道康宁

2010-75

68

7.36

40

--

605

江苏天辰

6518（70）

70

11.05

30.3

47

450

合盛

HS-5270

70

8.5

55

50

450

合盛

HS-5272

70

9.5

40

45

400

表8、国内外硬度70度高撕裂硅橡胶混炼胶机械性能指标对照表

生产厂家

产品型号

硬度（邵氏A）

拉伸强度（Mpa）

撕裂强度（KN/m）

回弹（%）

伸长率（%）

宏达

ZY-5571

70

9

35

56

400

东爵

NE-9370

70

8.5

40

45

300

迈高

GF2071E

70

8.0

40

--

500

瓦克

R420/70

70

9

48

40

650

道康宁

2420-70

70

9

38

--

480

江苏天辰

455（70）

70

9.5

54

46

560

合盛

HS-5270

70

8.5

55

50

450

合盛

HS-5272

70

9.5

40

45

400

3.2.5合盛普通模压胶和气相硅橡胶混炼胶机械性能指标对照表

表9、合盛普通模压胶和气相硅橡胶混炼胶机械性能指标对照表

生产厂家

产品型号

硬度（邵氏A）

拉伸强度（Mpa）

撕裂强度（KN/m）

回弹（%）

伸长率（%）

合盛

HS-2141

40

8

16

64

560

合盛

HS-5240

40

9

22

60

700

合盛

HS-2151

50

8

16

58

450

合盛

HS-5250

50

9

28

70

480

合盛

HS-2161

60

8

18

53

350

合盛

HS-5260

60

9

55

65

400

合盛

HS-2171

70

8

18

45

270

合盛

HS-5270

70

8.5

55

50

450

合盛

HS-2181

80

7

16

45

180

合盛

HS-5280

80

8

24

45

300

上述表格中，HS-2XXX代表普通模压胶，HS-5XXX代表气相硅橡胶混炼胶。

3.3合盛硅橡胶混炼胶机械性能指标对照表

3.3.1高强度硅橡胶混炼胶技术指标

表10、高强度硅橡胶混炼胶技术指标

硬度（邵氏A）

拉伸强度（MPa）≥

伸长率（%）≥

撕裂强度（KN/M）≥

回弹（%）≥

扯断永久变形（%）≤

40±2

8.5

600

20

60

8

50±2

9

500

20

55

8

60±2

9

400

20

50

8

70±2

9

350

20

45

8

80±2

8

300

20

45

8

3.3.2高抗撕硅橡胶混炼胶技术指标

表11、高抗撕硅橡胶混炼胶技术指标

硬度（邵氏A）

拉伸强度（MPa）≥

伸长率（%）≥

撕裂强度（KN/M）≥

回弹（%）≥

扯断永久变形（%）≤

40±2

8.0

650

35

60

8

50±2

8.0

500

35

55

8

60±2

8.0

400

35

55

8

70±2

8.0

350

35

45

8

80±2

8.0

300

35

45

8

4标准水平分析

4.1采用国际标准和国外先进标准的程度

经查，国内外均无高抗撕高强度混炼硅橡胶的国家标准或是行业标准。

4.2国际、国外同类标准水平的对比分析

经查，国外无相同标准。

4.3与现有标准及制定标准协调配套的情况

经查，标