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如何通过共混与共聚手段提升硅橡胶耐候性

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一、共混改性提升耐候性

(一)与耐候性聚合物共混

  1. 与氟橡胶共混:氟橡胶具有卓越的耐候性、耐化学腐蚀性以及耐高温性能。将氟橡胶与硅橡胶共混,能显著改善硅橡胶的耐候表现。氟橡胶分子结构中的氟原子电负性高,形成的 C-F 键键能大,对紫外线等外界侵蚀有很强的抵抗力。在共混体系中,氟橡胶相能够分散在硅橡胶基体里,起到物理阻隔作用,减少紫外线、氧气等与硅橡胶分子的直接接触。例如,在一些户外使用的密封件中,采用硅橡胶与氟橡胶共混材料,可有效降低硅橡胶在长期光照和恶劣环境下的老化速率,延长密封件的使用寿命,提高密封性能的持久性。
  2. 与丙烯酸酯橡胶共混:丙烯酸酯橡胶对高温、臭氧和紫外线具有较好的耐受性。与硅橡胶共混时,丙烯酸酯橡胶能在硅橡胶中形成协同效应。其分子结构中的酯基等官能团可以与硅橡胶分子产生相互作用,增强共混材料的内聚力。在户外环境中,丙烯酸酯橡胶部分能吸收紫外线能量,降低硅橡胶分子链的降解程度。同时,共混体系在保持硅橡胶良好弹性的基础上,提高了其耐臭氧老化性能,适用于如汽车门窗密封条等对耐候性有较高要求的应用场景,减少因臭氧侵蚀导致的材料龟裂和硬化现象。

(二)与功能性填料共混


  1. 与碳纳米管共混:碳纳米管具有优异的力学性能、热导率和电学性能。在提升硅橡胶耐候性方面,碳纳米管主要起到增强和分散应力的作用。将碳纳米管均匀分散在硅橡胶中,形成三维网络结构,可有效提高硅橡胶的拉伸强度和抗撕裂性能。在耐候过程中,当硅橡胶受到紫外线照射、温度变化等外界应力时,碳纳米管能够分散应力,阻止硅橡胶分子链的断裂和裂纹的扩展。此外,碳纳米管还能在一定程度上改善硅橡胶的热传导性能,有助于热量的均匀分布,减少因局部过热导致的老化加速现象,从而提升硅橡胶在复杂环境下的耐候稳定性。
  2. 与云母粉共混:云母粉是一种片状的矿物质填料,具有良好的绝缘性、耐热性和化学稳定性。与硅橡胶共混后,云母粉的片状结构在硅橡胶基体中呈平行排列,形成物理屏障。这种结构能够有效阻挡紫外线的穿透,减少紫外线对硅橡胶分子的破坏。同时,云母粉能够提高硅橡胶的热稳定性,降低其在高温环境下的热降解速率。例如,在一些户外电气设备的绝缘密封件中使用硅橡胶与云母粉的共混材料,可增强密封件的耐候性和电气绝缘性能,确保设备在恶劣环境下长期稳定运行。

二、共聚改性提升耐候性

(一)引入耐候性单体共聚

  1. 含氟单体共聚:在硅橡胶的合成过程中,引入含氟单体进行共聚是提升耐候性的有效方法。含氟单体如甲基丙烯酸三氟乙酯等,其分子中的氟原子赋予聚合物链段优异的耐候性能。共聚后,含氟链段分布在硅橡胶分子链中,不仅增加了分子链间的距离,降低了分子链间的相互作用,还能在材料表面形成低表面能的氟化物富集层。这一富集层能够有效阻挡紫外线、水分和化学物质的侵蚀,提高硅橡胶的耐候性。例如,通过含氟单体与硅橡胶单体共聚制备的材料,在户外长期暴露后,其表面依然保持良好的光洁度和弹性,相比普通硅橡胶,老化程度明显降低。
  2. 含苯环单体共聚:将含苯环的单体引入硅橡胶分子链中,可增强硅橡胶的耐候性能。苯环具有共轭结构,能够吸收紫外线能量,将其转化为无害的热能,减少紫外线对硅橡胶主链的破坏。例如,采用含有苯乙烯基的单体与硅橡胶单体共聚,形成的共聚物中,苯乙烯基链段能够有效提高硅橡胶的耐光老化性能。同时,苯环的刚性结构还能增强硅橡胶分子链的刚性,提高材料的力学性能,使其在耐候过程中更能抵抗外界应力的作用,保持结构和性能的稳定。

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