特种硅橡胶的研究进展

张橡胶技术

特种硅橡胶的研究进展 
4 F( i8 N0 U6 K# E' v折军，高材0904班200921105 

! V4 C2 g) {/ b; E/ q摘要：介绍了特种硅橡胶的研究进展，主要介绍了通过填料共混改性等方法，使传统的硅橡胶具备了导电，导热，阻尼等特性，最后对硅橡胶提出了目前存在的问题以及对未来的展望。 
: c; l1 U( p2 `/ ^, s关键词：硅橡胶，性能，改性，研究进展  
. K+ ^$ Q: C' o) O/ L硅橡胶无毒无味，并具有许多独特性能，如耐高低温、绝缘及生理惰性等，为其它有机高分子材料所不能比拟和替代，因而在航天航空、化工、农业、医疗卫生和电子电器工业等领域中得到广泛的应用。然而随着科学技术的日新月异，对材料的要求也越来越高，传统的硅橡胶材料已很难满足某些特殊需求，因此通过改性而具备特殊性能的硅橡胶材料应用而生，这些性能包括导电、导热、阻燃、阻尼等[1,2]。本文对特种硅橡胶材料进行了介绍。 
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& T- _* J: S; m2 o: F1.  特种硅橡胶的分类 
& k! ~3 }: X" M& A! _为了适应特殊的用途，需要具有特种性能的硅橡胶。具有特种性能的硅橡主 
7 j4 y0 m" ]8 B6 _6 I7 U1 o, k要通过填料共混等方法来制备。具有特种性能的硅橡胶种类较多，根据特殊的用途分为：阻尼硅橡胶、阻燃硅橡胶、耐热硅橡胶、导热硅橡胶、导电硅橡胶、绝缘硅橡胶、屏蔽性硅橡胶、海绵硅橡胶、耐油硅橡胶等[2,3]。 
    本文重点介绍阻尼硅橡胶、阻燃硅橡胶等五种特种硅橡胶的研究进展，并对硅橡胶提出了目前存在的问题及对未来的展望。 
2.  特种硅橡胶 
  S- M' p1 f8 W% I2.1  阻尼硅橡胶 
硅橡胶的耐高低温很适合用于航天航空的阻尼材料，但它的阻尼系数（0.05-0.1）比较小，必须进行改性，提高其阻尼性能，才能满足要求。 
/ J& R4 G6 h7 b4 \  W+ _5 g填充改性是制备阻尼硅橡胶最常用的方法，通常用具有阻尼效应的片状填料如云母、石墨等与其它高分子材料并用可得到较好的阻尼效果。日本在填充阻尼硅橡胶方面有很多专利。Kobayashi Hideki用硅油、硅树脂和经过处理的二氧化硅粉末制备了阻尼有机硅阻尼材料，该材料的阻尼值较高，使用过程中性能稳定[4]。 2.2  阻燃硅橡胶 
6 Q" o. Q, k3 d# G硅橡胶的氧热指数较以碳为主链的橡胶高，在燃烧时热释放速率低，火焰传播速度慢，无滴落，且纯硅橡胶燃烧时几乎不形成有毒气体，燃烧后表面形成陶瓷化的碳硅层，能阻止热、氧的交换和内部可燃物向外扩散与热、氧接触。但硅橡胶仍存在可燃的缺陷，特别是其容易阴燃，存在潜在的燃烧风险。目前应用于航空、电子电器及输电线路等方面的硅橡胶往往要在高温、发热、高电压及放电等条件下工作，因此制备具有良好阻燃性的硅橡胶具有重要的意义。 
1 A2 S' ]1 \8 N  s' j9 u" N5 YShinichi介绍了一种阻燃室温硫化硅橡胶，由于引入了苯并三氮唑，加之铂的化合物、炭黑和气相法白炭黑的使用，最终制得了在UL-94V 实验中自熄时间小于10s的硅橡胶[1]。James在含乙烯基和苯基的甲基硅橡胶中加入0.052 份( 质量，下同) 炭黑和铂的化合物，制得了阻燃和使用性能良好的弹性体[5]。 2.3  耐热硅橡胶 
8 m4 H$ b0 o& t! S' O6 o! A硅橡胶结构特殊,有着优异的耐热性能,但是随着科技高速发展,它已不能满足某些苛刻条件下使用的要求。如何改善硅橡胶的耐热性,是当前硅橡胶研究领域的热点之一。 
提高其耐热老化性能的方法主要有以下几种: ①改变硅橡胶侧链基团的结构,如引入苯基等; ②在硅橡胶分子主链中引入大体积链段,如碳十硼烷基、亚苯基、亚苯醚基和环二硅氮烷基等;③在胶料中加入耐热添加剂,如三氧化二铁、二氧化铈、六苯基环三硅氮烷等。目前最常用、最有效、成本较低、较容易实现的是第3种方法[6]。 2.4  导电硅橡胶 
将导电填料分散在绝缘的硅橡胶中制得的导电硅橡胶,是复合型导电高分子材料领域日趋活跃的一个分支。它因为具有稳定的电阻时间特性,可控制的电阻温度系数及较高的温度界限等优点,成为用量最大的导电橡胶,已广泛用于抗静电材料、电磁屏蔽材料等方面,其应用领域已遍布航空、航天、电子电气、计算机、建筑、医疗、食品等与人们生活息息相关的产业,并对推动国民经济增长具有十分重要的作用。 
% m0 Y! [% }7 m$ n, p耿玉慧[7]等研制出一种电线电缆附件材料用的导电硅橡胶。其主要是将乙炔炭黑填料进行了预处理。处理方法是将乙炔炭黑、羟基硅油和水按质量比100 ∶(4.5～5.5) ∶(0.2～0.5) 混合后用造粒机制成颗粒。该种操作方法的乙炔炭黑导电效果强,添加少量(质量分数为15%～22%)即可满足电性能要求。 2.5  导热硅橡胶 
目前,硅橡胶的导热改性还是以填充改性为主,结构型导热硅橡胶的研究还鲜有报道。导热硅橡胶按照硫化温度来划分, 可分为室温硫化导热硅橡胶和高温硫化导热硅橡胶;按照导热填料添加组分的不同来划分,可分为单一填料填充体系和复合填料填充体系。常用的导热填料[8]有金属粉末(如Al、Ag、Cu 等) 、金属氧化物(如MgO、BeO 等)、金属氮化物(如SiN、AlN、BN 等)及非金属材料(如SiC、石墨、炭黑等)。 
 
结论与展望 
0 x# a( }5 i7 T, j; Z硅橡胶凭借其优异性能广泛应用于各个领域,通过添加特殊填料以及采用共混改性等手段制得的特种硅橡胶则更加优越。特种硅橡胶在我国的发展较快,但是目前还存在一些问题[9,10]: 
+ b9 w3 m$ F4 D! N/ h4 t$ a(1) 力学性能不好。硅橡胶通过添加特殊填料使得其具有特定的性能,但同时也降低了材料的力学性能。 
; ?8 n4 b, F3 m9 K, `* }5 C(2) 涂料附着力差。一些特种硅橡胶是采用涂覆于产品上的方式使得产品具有某种特定性能,但是存在着特种硅橡胶的附着力差的问题。 
' B5 y$ f8 Z2 ]3 E(3) 国内发展水平远远落后于国外。国外已经在电磁屏蔽硅橡胶行业形成了较完整的体系,而我国对该领域的研究较少。 
(4) 污染问题。阻燃硅橡胶虽然能够阻止火焰蔓延,离开时火焰能够自熄,但是会产生烟雾和一些毒性气体,对环境和人类的健康造成了危害。 
7 ]. w* a8 N2 f1 Z, t3 v2 m开发新型填料及新型填料复合技术,提高特种硅橡胶的特定性能的同时改善其成型加工性能及力学性能,开发具有多功能的环保型的特种硅橡胶是今后研究与开发的主要趋势[10]。另外,由于我国特种硅橡胶的研究起步较晚,所以急切需要进行自主研究和开发特种硅橡胶的新品种。 
 
参考文献： 
[1] 王香爱,张洪利.硅橡胶的研究进展[J].中国胶粘剂.2012,21(9):1318～1322. 
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[6] 贺火明,潘慧铭.耐热硅橡胶的研究进展[J].合成材料老化与应用.1998,3(1):31～40. [7] 耿新玲,刘君,任玉柱,苏正涛,王景鹤.导电硅橡胶研究进展[J].航空材料学
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[8] 方沅蓉, 王景鹤. 导热硅橡胶的研究进展[J]. 有机硅材料. 2008, 22 (2) : 100～104 [9] 谢尊虎,曾凡伟,肖建斌.硅橡胶性能及其研究进展[J].特种橡胶制品. 
* |0 J  n7 a( P( c1005-4030(2011)02-0069-03.2011-04. 
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9 Z" Y* W: l/ T, L- y  T3 H" |ELASTOMERICS.2010204225 ,20(2):77～82. 

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