耐高低溫硅橡膠的研究

周磊 賈立元（唐山三友硅業(yè)有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

橡膠的種類很多，包括天然橡膠、丁苯橡膠以及本文所研究的硅橡膠等等。在橡膠的諸多品種當(dāng)中，目前，硅橡膠并不是最主流的。但是，業(yè)內(nèi)人士表示，由于硅橡膠與一般有機(jī)橡膠相比具備很好的耐高溫性、耐寒性、耐候性、生理惰性等多項(xiàng)優(yōu)良性能，所以其消費(fèi)量在未來一到二十年當(dāng)中必然會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍。而其高速發(fā)展也必帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，成為用量最大的橡膠品種之一。而耐高溫性和耐低溫性作為硅橡膠最重要的性能，非常值得進(jìn)行深入研究。

1 硅橡膠概述

1.1 硅橡膠簡介

硅和氧原子重復(fù)轉(zhuǎn)換排列，從而交替構(gòu)成了硅橡膠的主鏈。一般來說，比較常見的橡膠都是由硅氧鏈節(jié)組成的，而這些硅氧鏈節(jié)含有甲基以及少量的乙烯基。準(zhǔn)確來說，硅橡膠產(chǎn)品是在1945年問世的。在之后的幾十年間，不斷有各種各樣的硅橡膠制品被研究生產(chǎn)出來，并且很快就進(jìn)入了應(yīng)用領(lǐng)域。目前，美國、俄羅斯、日本、德國等都是現(xiàn)代硅橡膠主要的研究與生產(chǎn)國家，中國是在1957年正式投入期工業(yè)化研究，至今也取得了不小的成就。總而言之，硅橡膠憑借自身優(yōu)良的性能而得到了廣泛的應(yīng)用，在很大程度上促進(jìn)了世界工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

1.2 硅橡膠的品種

不僅僅只是橡膠的種類繁多，硅橡膠按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，也可以分成不同的品種。比如說根據(jù)硫化溫度的高低，有高溫硫化硅橡膠和室溫硫化硅橡膠兩種；根據(jù)所用單體的不同，可分為腈硅橡膠，甲基乙烯基硅橡膠，氟硅橡膠等等；根據(jù)包裝形式的差異，又可以分成單組分室溫硫化硅橡膠和雙組分室溫硫化硅橡膠。通常情況下，每個(gè)硅橡膠的生產(chǎn)廠家都擁有十個(gè)到上百個(gè)不同的品種牌號，對于如此繁多的硅橡膠品種，比較簡單易行的方式是以特性和用途來分類。

1.3 硅橡膠的主要性能

硅橡膠作為工業(yè)生產(chǎn)的重要材料之一，其具備什么樣的性能直接決定了會(huì)有什么用途。正如前文所說，硅橡膠在諸多領(lǐng)域都有著廣泛的運(yùn)用，所以其在很多方面都具有優(yōu)良的特性，下面將就主要的幾點(diǎn)性能進(jìn)行描述：

耐熱性。有機(jī)硅產(chǎn)品的主鏈結(jié)構(gòu)與其他的高分子材料有很大區(qū)別，這就決定了硅橡膠的鍵能高出很多，而直接導(dǎo)致的結(jié)果就是具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，其能在250℃下長期使用。

耐寒性。硅橡膠在耐高溫的另一面，還同時(shí)具有耐低溫性，能在-60℃或是更低的溫度下長期使用。硅橡膠的耐低溫性，是受到其玻璃化和低結(jié)晶性有關(guān)的。而且，如果進(jìn)行一些特殊的化學(xué)處理，還可以進(jìn)一步提高其耐寒性。

耐氧化性。耐氧化性可以說是工業(yè)材料必備的一個(gè)性質(zhì)，因?yàn)榇嬖谟诘厍蛏系囊磺形矬w一般都要與氧氣發(fā)生接觸，所以硅橡膠也具備優(yōu)異的耐氧化性。

耐候性。硅橡膠作為有機(jī)硅材料的一種，也是無雙鍵存在。此外，硅橡膠的硅-氧鍵鍵長是其他炭-炭鍵的一倍還多，所以硅橡膠遇到紫外線與臭氧不易發(fā)生分解，即具備很好的耐候性。

2 硅橡膠耐高溫性能分析

關(guān)于硅橡膠的性能，前文提到了耐熱性、耐寒性、耐氧化性、耐候性等等。其實(shí)，在這些諸多的優(yōu)良性能當(dāng)中，耐高溫性無疑是硅橡膠最顯著的性能之一。從某種程度上來說，也正是由于硅橡膠耐高溫，因?yàn)椴艜?huì)得到如此廣泛的運(yùn)用。在高溫環(huán)境當(dāng)中，硅橡膠可以長期使用。不過隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，現(xiàn)代工業(yè)制造也對于硅橡膠的耐熱性要求也一步一步提高了。

2.1 影響硅橡膠耐熱性的主要因素

硅橡膠的結(jié)構(gòu)與構(gòu)成。硅橡膠的主鏈構(gòu)成，將直接影響其耐熱性。如果能夠?qū)啽交燃尤牍柘鹉z的主鏈當(dāng)中，那么可大大降低環(huán)化降解反應(yīng)出現(xiàn)的可能性。硅橡膠的側(cè)基結(jié)構(gòu)也是如此，同樣影響著硅橡膠的耐熱性。

水。在有催化劑的條件下，硅橡膠當(dāng)中的硅氧烷聚合物很容易受到高溫條件的影響發(fā)生斷裂，出現(xiàn)水解反應(yīng)。

酸和堿。酸和堿對于硅橡膠有著非常明顯的催化作用，從而導(dǎo)致硅橡膠在高溫環(huán)境性質(zhì)不穩(wěn)定，從而發(fā)生降解。

氧和臭氧。硅橡膠的耐熱性也會(huì)受到氧和臭氧的影響，在高溫環(huán)境中的降解速度進(jìn)一步加快。

2.2 提高硅橡膠的耐熱性

從以上影響硅橡膠耐熱性的主要因素可以得出，想要提高硅橡膠的耐熱性，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面著手：第一，改變硅橡膠的主鏈結(jié)構(gòu)以及側(cè)基結(jié)構(gòu)，如引入強(qiáng)極性基團(tuán)，可提高硅橡膠的耐高溫性能，同時(shí)也可提高其化學(xué)穩(wěn)定性。第二，添加耐熱添加劑，幫助硅橡膠在高溫環(huán)境中保持穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。第三，適當(dāng)添加樹脂材料，提高硅橡膠的穩(wěn)定性。

3 硅橡膠耐低溫性能分析

硅橡膠的耐低溫性也稱為耐寒性，是與耐高溫性完全相反的一個(gè)性能。在零下55℃的環(huán)境中，硅橡膠依然可以保持穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。如果稍微改變一下主鏈以及側(cè)基結(jié)構(gòu)，甚至能夠達(dá)到零下73℃。硅橡膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和低溫結(jié)晶性決定了其具有良好的耐寒性，在以航空航天領(lǐng)域?yàn)榇淼闹T多行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)語

硅橡膠的耐高溫性與耐低溫性是其最顯著的兩個(gè)性能，而且，在其本身優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上，如果再進(jìn)行一些人工的處理，可以幫助硅橡膠的性能實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。很多數(shù)據(jù)表明，在將來硅橡膠會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用，所以有關(guān)于耐高低溫硅橡膠的研究，很有必要更加深入地進(jìn)行下去。