越耐高温的硅胶是否越好（耐超高温硅胶的热老化机理及技术方案探讨）

小君 2023-07-09 12:09:24 648

越耐高温的硅胶是否越好（耐超高温硅胶的热老化机理及技术方案探讨）研究发现，硅橡胶的高温降解产物主要是一些环状低聚物，如六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷，还有少量的直链低聚物及甲烷、苯等。Radhakrishnan发现端基为硅羟基的甲基硅橡胶主要采用解扣降解方式，同时也有无规断裂降解方式存在，并且无规断裂降解方式所占的比例随着温度的升高而增加；端基为乙烯基的甲基硅橡胶既可按无规断裂方式降解，也可按由残余催化剂参与的解扣方式降解。随着温度的进一步升高，尤其是高于750℃时，Si—C断裂生成了甲烷。硅橡胶在使用过程中受到热、氧气等的作用，出现了表面变色、硬化变脆现象，同时硅橡胶的物理机械性能逐渐降低，最终失去使用价值。硅橡胶在高温下的热老化性能与其组成和环境条件密切相关，通常硅橡胶在高温下发生主链降解反应和侧基氧化反应。一是以分子链降解为主的热氧老化反应；二是以分子链之间交联为主的热氧老化反应。以分子链断裂为主的橡胶老化后变软发粘；以交联

硅橡胶具有优异的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化、生理惰性、外观美感等性能，硅橡胶突出的性能是使用温度宽广，能在-60℃(或更低的温度)至 220℃(或更高的温度)下长期使用，安全稳定等特性，广泛应用于在工业、生活、军工、时尚等领域，越来越得到普通老百姓的关注，近几年来，由于使用的范围拓宽及要求的升级，更多的技术人员关注怎样提升硅橡胶的使用温度，本文和大家一起探讨耐热硅橡胶的技术背景及最新的研发进展，期望能一起提升硅橡胶的耐热等场合的应用。

硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。普通的硅橡胶主要由含甲基和少量乙烯基的硅氧链节组成。苯基的引入可提高硅橡胶的耐高、低温性能，三氟丙基及氰基的引入则可提高硅橡胶的耐温及耐油性能。硅橡胶耐低温性能良好，一般在-55℃下仍能工作。引入苯基后，可达-75℃，甚至更低到-110℃。硅橡胶的耐热性能也很突出，在220℃下可长期工作，稍高于250℃也能承受数周或更长时间仍有弹性，通过改善胶料的配方及相关助剂配合使用，耐高温硅胶的耐温性可获得较大提升，安徽善信高分子当前生产的耐高温硅胶可保持长时间250℃的长期工作，瞬时工况场景可达到400℃。

硅橡胶的热老化机理

硅橡胶在热氧老化中结构和性能的变化，硅橡胶在热氧老化过程中的结构变化可分为两类：

一是以分子链降解为主的热氧老化反应；

二是以分子链之间交联为主的热氧老化反应。以分子链断裂为主的橡胶老化后变软发粘；以交联为主的橡胶。

老化后变硬发脆，两者均会使橡胶机械性能下降或丧失，失去利用价值。硅橡胶硫化胶在空气热老化时发生交联，这时扯断伸长率降低的程度比拉伸强度的降低大得多。以甲基乙烯基硅橡胶为基础的硫化胶，350℃，下老化初期交联程度有所降低，300℃时无变化，250℃时增加，继续老化时交联程度的增加则与温度无关。

硅橡胶在使用过程中受到热、氧气等的作用，出现了表面变色、硬化变脆现象，同时硅橡胶的物理机械性能逐渐降低，最终失去使用价值。硅橡胶在高温下的热老化性能与其组成和环境条件密切相关，通常硅橡胶在高温下发生主链降解反应和侧基氧化反应。

研究发现，硅橡胶的高温降解产物主要是一些环状低聚物，如六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷，还有少量的直链低聚物及甲烷、苯等。Radhakrishnan发现端基为硅羟基的甲基硅橡胶主要采用解扣降解方式，同时也有无规断裂降解方式存在，并且无规断裂降解方式所占的比例随着温度的升高而增加；端基为乙烯基的甲基硅橡胶既可按无规断裂方式降解，也可按由残余催化剂参与的解扣方式降解。随着温度的进一步升高，尤其是高于750℃时，Si—C断裂生成了甲烷。

在无氧、高温密闭条件下，硅橡胶主要发生主链断裂反应，生成环状硅氧烷，导致硅橡胶软化；在有氧、高温开放环境下，硅橡胶主要发生侧基氧化反应，导致硅橡胶交联硬化。

影响硅橡胶老化的因素和机理

硅橡胶的分子链结构和组成是决定耐热性能高低的主要因素。只含Si一0原子的硅橡胶主链，由于其柔性大，易卷曲，某些微量不纯物（如水、硅羟基或残存催化剂）能迅速引发主链降解。降解的难易程度不仅取决于硅橡胶本身的结构，还取决于不纯物的性质和含量。Si一O键的高极性也决定了它易受极性的攻击而迅速引起主链的热重排降解。除了上述主链的热重排降解外，还有侧基的氧化，使反应更加复杂。

提高硅橡胶耐热性的方法

1.改变主链结构和侧基结构;

2.消除硅羟基;

3.添加表面处理改性填料;

4.加入耐热添加剂;

5.加入少量硅树脂;

6.改变硅橡胶的硫化交联体系;

7.制品使用环境，尽量少接触水、酸碱、氧、臭氧等介质。

如何在保障硅胶耐高温性能的基础上仍可获得较好的物性，安徽善信高分子数十年的研究，市场上一直有不俗的表现，给大家呈现以下经典系列牌号，相关数据参考：

-耐热硅橡胶部分应用场景图片

越耐高温的硅胶是否越好（耐超高温硅胶的热老化机理及技术方案探讨）(1)