提高硅橡胶耐高温性能研究

随着社会发展的需求以及航空航天的环境需要，对硅橡胶的耐热性提出了更高的要求。为了满足特殊环境，特殊领域的需求，制备得到耐高温性能良好的硅橡胶。我们组织研究了如何提升硅橡胶耐温性，并就研究结果与大家分享。

我们对硅橡胶的结构进行改变，在产品中加入白炭黑、硅树脂、金属化合物、芳香族化合物和新型交联剂对其耐温进行研究。

1、改变主链结构

高温条件下硅橡胶的热氧老化主要原因是硅氧烷主链的断裂，重排导致的。可以通过在硅氧烷主链中苯环结构等体积较大的链结构，如芳香环、碳十硼烷等结构，以上结构的引入可大大改善硅橡胶的耐高温性能。

当主链结构为聚硅氧烷结构时，且硅橡胶侧基上乙烯基数量相近，硅橡胶的热稳定性能由侧链上的有机基团所决定，研究发现侧链上连接的供电子基团容易被氧化，侧链上连接的吸电子基团难以被氧化，当乙烯基聚甲基硅氧烷的侧链上引入入了苯基，可大大提高硅橡胶的热稳定性能。

2、加入白炭黑

白炭黑是硅橡胶常用的补强剂，白炭黑主要是通过其表面的硅经基或者与硅橡胶中主链上的Si-O键或端基上的经基相结合，使硅氧主链的热运动以及O2在硅橡胶网络中不易扩散，当硅橡胶在高温条件发生热氧化分解时产生的自由基与白炭黑上的硅经基发生反应而被消耗掉，提高了硅橡胶的耐热稳定性。通过减少白炭黑表面的经基数量，提高硅橡胶的热稳定性。

研究分析了白炭黑上的硅经基对硅橡胶性能的影响，发现利用硅烷偶联剂对白炭黑进行改性处理，其表面经基含量降低，硅橡胶的耐高温性能提高。

3、加入硅树脂

硅树脂与硅橡胶都是以硅氧键为主链的高分子聚合物，侧基基团连接有甲基，苯基。具有高度交联的网状结构，由于其结构上的特点，赋予硅树脂本身优异的耐高温性能，常作为补强剂被加入到硅橡胶中阻碍硅橡胶主链发生解扣式降解反应，来改善硅橡胶的耐高温性能及力学性能等。

研究发现，当高温硫化硅橡胶中加入硅树脂，由于硅树脂高度交联的网状结构，阻碍了硅橡胶分子链成环降解反应，因此硅树脂可以明显提高硅橡胶的热稳定性能。当加入苯基硅树脂时，可以提高硅橡胶的热老化性能。

4、加入金属氧化物

研究发现向硅橡胶基体胶中加入金属氧化物，来阻碍硅橡胶侧基的氧化降解以及交联反应。由于链增长以及链终止反应引发的硅橡胶体系交联，硬化，其作用机理正是如此，硅橡胶氧化过程中有自由基生成，金属离子捕捉自由基过程中被还原，进而阻止了链增长反应，改善了硅橡胶的耐高温性能。为了解决金属氧化物在硅橡胶中分散性的问题，通常采用硅烷偶联剂等对其进行改性，提高金属氧化物在硅橡胶基体中的分散性。

5、新型交联剂

研究表明，交联体系即交联剂的结构对硅橡胶的耐热性能及力学性能等都有较大影响。据我们所知，目前研究应用较多的是加成型室温硫化硅橡胶，这是因为在高温环境下，缩合型室温硫化硅橡胶固化后胶体内部仍会存在有杂质，进而促进硅橡胶分子发生降解，因此，在一定程度上选用新型交联体系对于硅橡胶的耐热稳定性及力学性能的提高具有至关重要的作用。