根据硅橡胶硫化胶热老化机理,有几种方法可以改善其热老化性能,如下:
(1)改变硅橡胶侧链的组成,如引入苯基等,防止硅橡胶由于侧链的分解发生分子链的交联或分解。这是因为苯基不容易被氧化,硅链中形成空间位阻,因此有机硅链更难被分解。而且因其共轭效应、位阻效应更大,所以热分解温度较高。
(2)通过在硅橡胶的分子链引入大体积链段提高硫化胶的交联键热稳定性,如碳、癸氧基、苯、苯醚和环二亚氨基团。
(3)胶料中添加耐热助剂,以防止侧链氧化交联和主链环化分解,如氧化铁、二氧六环、六苯基环三硅烷等。
1.添加金属氧化物抗氧化剂
硅橡胶的氧化老化机理主要是由自由基引起的侧链的氧化反应。如果阻止这一连锁反应,氧化过程就会停止。Fe2O3是最常用的抗氧化剂,添加量通常是3到5份。相关研究报道,由液相共沉淀法制备的复合金属氧化物可以显著提高硅橡胶的耐热性。研究表明,铁-锡复合金属氧化物比单一氧化铁和氧化锡对提高硅橡胶的耐热性更有效。这是因为制备的复合金属氧化物晶体结构发生了变化,其各自的抗氧化作用有协同效应。可抑制氧化,提高硅橡胶的耐热性。
2.添加硅氮烷
硅氮烷可以显著提高硅橡胶的耐热性,机理是:硅氮烷可以有效地抑制主链降解,消除硅橡胶里的微量水分,使硅橡胶的耐热性可达350℃。硅氮烷的水解表观活化能和水解稳定性越高,硅橡胶的热稳定性越好。常用的主要有:六甲基二硅氮烷、六甲基环三硅氮烷等。
3. 添加硅树脂
硅树脂是高度交联的网状结构聚硅氧烷,是一种热固性树脂。其主链由硅-氧键组成,有石英和玻璃一样的结构,具有优异的热氧化稳定性。在205℃加热42h,硅树脂的失重只有2%至8%,在350℃加热24h后失重不到20%。
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