耐高低温硅橡胶的研究

橡胶的种类很多, 包括天然橡胶、丁苯橡胶以及本文所研究的硅橡胶等等。在橡胶的诸多品种当中, 目前, 硅橡胶并不是最主流的。但是, 业内人士表示, 由于硅橡胶与一般有机橡胶相比具备很好的耐高温性、耐寒性、耐候性、生理惰性等多项优良性能, 所以其消费量在未来一到二十年当中必然会出现一个飞跃。而其高速发展也必带动上下游产业的发展, 成为用量最大的橡胶品种之一。而耐高温性和耐低温性作为硅橡胶最重要的性能, 非常值得进行深入研究。

1 硅橡胶概述

1.1 硅橡胶简介

硅和氧原子重复转换排列, 从而交替构成了硅橡胶的主链。一般来说, 比较常见的橡胶都是由硅氧链节组成的, 而这些硅氧链节含有甲基以及少量的乙烯基。准确来说, 硅橡胶产品是在1945年问世的。在之后的几十年间, 不断有各种各样的硅橡胶制品被研究生产出来, 并且很快就进入了应用领域。目前, 美国、俄罗斯、日本、德国等都是现代硅橡胶主要的研究与生产国家, 中国是在1957年正式投入期工业化研究, 至今也取得了不小的成就。总而言之, 硅橡胶凭借自身优良的性能而得到了广泛的应用, 在很大程度上促进了世界工业生产的发展。

1.2 硅橡胶的品种

不仅仅只是橡胶的种类繁多, 硅橡胶按照不同的分类标准, 也可以分成不同的品种。比如说根据硫化温度的高低, 有高温硫化硅橡胶和室温硫化硅橡胶两种;根据所用单体的不同, 可分为腈硅橡胶, 甲基乙烯基硅橡胶, 氟硅橡胶等等;根据包装形式的差异, 又可以分成单组分室温硫化硅橡胶和双组分室温硫化硅橡胶。通常情况下, 每个硅橡胶的生产厂家都拥有十个到上百个不同的品种牌号, 对于如此繁多的硅橡胶品种, 比较简单易行的方式是以特性和用途来分类。

1.3 硅橡胶的主要性能

硅橡胶作为工业生产的重要材料之一, 其具备什么样的性能直接决定了会有什么用途。正如前文所说, 硅橡胶在诸多领域都有着广泛的运用, 所以其在很多方面都具有优良的特性, 下面将就主要的几点性能进行描述:

耐热性。有机硅产品的主链结构与其他的高分子材料有很大区别, 这就决定了硅橡胶的键能高出很多, 而直接导致的结果就是具有优良的热稳定性, 其能在250℃下长期使用。

耐寒性。硅橡胶在耐高温的另一面, 还同时具有耐低温性, 能在-60℃或是更低的温度下长期使用。硅橡胶的耐低温性, 是受到其玻璃化和低结晶性有关的。而且, 如果进行一些特殊的化学处理, 还可以进一步提高其耐寒性。

耐氧化性。耐氧化性可以说是工业材料必备的一个性质, 因为存在于地球上的一切物体一般都要与氧气发生接触, 所以硅橡胶也具备优异的耐氧化性。

耐候性。硅橡胶作为有机硅材料的一种, 也是无双键存在。此外, 硅橡胶的硅-氧键键长是其他炭-炭键的一倍还多, 所以硅橡胶遇到紫外线与臭氧不易发生分解, 即具备很好的耐候性。

2 硅橡胶耐高温性能分析

关于硅橡胶的性能, 前文提到了耐热性、耐寒性、耐氧化性、耐候性等等。其实, 在这些诸多的优良性能当中, 耐高温性无疑是硅橡胶最显著的性能之一。从某种程度上来说, 也正是由于硅橡胶耐高温, 因为才会得到如此广泛的运用。在高温环境当中, 硅橡胶可以长期使用。不过随着经济发展的需要, 现代工业制造也对于硅橡胶的耐热性要求也一步一步提高了。

2.1 影响硅橡胶耐热性的主要因素

硅橡胶的结构与构成。硅橡胶的主链构成, 将直接影响其耐热性。如果能够将亚苯基等加入硅橡胶的主链当中, 那么可大大降低环化降解反应出现的可能性。硅橡胶的侧基结构也是如此, 同样影响着硅橡胶的耐热性。

水。在有催化剂的条件下, 硅橡胶当中的硅氧烷聚合物很容易受到高温条件的影响发生断裂, 出现水解反应。

酸和碱。酸和碱对于硅橡胶有着非常明显的催化作用, 从而导致硅橡胶在高温环境性质不稳定, 从而发生降解。

氧和臭氧。硅橡胶的耐热性也会受到氧和臭氧的影响, 在高温环境中的降解速度进一步加快。

2.2 提高硅橡胶的耐热性

从以上影响硅橡胶耐热性的主要因素可以得出, 想要提高硅橡胶的耐热性, 应该从以下几个方面着手:第一, 改变硅橡胶的主链结构以及侧基结构, 如引入强极性基团, 可提高硅橡胶的耐高温性能, 同时也可提高其化学稳定性。第二, 添加耐热添加剂, 帮助硅橡胶在高温环境中保持稳定的化学性质。第三, 适当添加树脂材料, 提高硅橡胶的稳定性。

3 硅橡胶耐低温性能分析

硅橡胶的耐低温性也称为耐寒性, 是与耐高温性完全相反的一个性能。在零下55℃的环境中, 硅橡胶依然可以保持稳定的化学性质。如果稍微改变一下主链以及侧基结构, 甚至能够达到零下73℃。硅橡胶的玻璃化转变温度和低温结晶性决定了其具有良好的耐寒性, 在以航空航天领域为代表的诸多行业都得到了广泛的应用。

4 结语

硅橡胶的耐高温性与耐低温性是其最显著的两个性能, 而且, 在其本身优良性能的基础上, 如果再进行一些人工的处理, 可以帮助硅橡胶的性能实现质的飞跃。很多数据表明, 在将来硅橡胶会得到更广泛的应用, 所以有关于耐高低温硅橡胶的研究, 很有必要更加深入地进行下去。

摘要：在工业制造当中, 橡胶制品在诸多领域都得到了广泛的运用, 比如说汽车生产领域、航空航天领域等等。而硅橡胶作为橡胶家族当中重要的成员之一, 近年来更是备受关注。硅橡胶之所以能够成为工业制造当中随处可见的一种生产材料, 主要原因就是具备优良的性能。本文将着重分析硅橡胶的耐高温、耐低温性能, 希望能为行内人士提供一定的参考作用。

关键词：硅橡胶,耐高温性,耐低温性