背景及概述^[1][2]

硅橡膠是一種以硅—氧為主鏈的無機高分子彈性物質(zhì)。由于硅—氧鍵的鍵能比較高，不易斷裂，使這種橡膠具有耐高溫、耐低溫等優(yōu)異特性。它既可以在250～300℃范圍內(nèi)較長期地使用，也可以在—70～-100℃低溫下保持足夠的彈性。硅橡膠在外觀上很像普通橡膠，但硅橡膠具有高度的熱穩(wěn)定性和彈性。在-60～300℃范圍內(nèi)保持原有的特性。高溫下被壓縮 時收縮性很小，外力解除后又恢復(fù)原狀。

硅橡膠不與氧、臭氧作用，所以不會老化，也不受紫外線和其他電荷放電的影響。硅橡膠 具有耐火、耐水性能，不腐蝕金屬、不溶于 油類和碳氫化合物之中，但在烷烴、芳烴化 合物中發(fā)生溶脹現(xiàn)象，在強酸強堿中不喪失 原有的性能，它無毒、無味，具有生理惰性。硅橡膠按硫化方法分為熱硫化型和室溫 硫化型，后者發(fā)展速度較快。

室溫硫化硅橡 膠是含端羥基的聚二甲基硅氧烷和聚甲基乙 氧基硅氧烷的共混物，不須加交聯(lián)劑，它可 添加1%～15%的催化劑 (例如二丁基二月 桂酸錫)后，室溫下經(jīng)過4～24h即可固化為 彈性硅橡膠。硅橡膠可用作電線、電纜、金屬制件保 護層、隔熱保護涂層、墊件密封件，防震件，以及醫(yī)用材料。國外主要生產(chǎn)廠家有美國Dow Corning、Mobay Chem、General Electric等公司，德國Bayer、Wacker等公司。中國成都有機硅中心、上海橡膠制品所 等有產(chǎn)品。

硅橡膠中的硅和氧都是無毒元素、再加上選用無毒的加工配合劑，使它具有奇妙的生理惰性，它的硅—氧主鍵周圍、屏蔽著由一個碳和三個氫組成的甲基基團，對主鏈起了很好的保護作用，使它具有良好的耐老化性。而且，人體對硅橡膠的排異性非常小。這樣，使它非常適合于在食品工業(yè)和醫(yī)藥工作中應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，硅橡膠新品種不斷得到開發(fā)，人們在它的鏈節(jié)中引進新的化學(xué)元素和化學(xué)基團，以改良它的性能。

生產(chǎn)出耐油性特別好的氟硅橡膠、腈硅橡膠，綜合性能優(yōu)良的苯基硅橡膠、芳基硅橡膠和芳撐硅橡膠，耐熱性特別好的硅硼橡膠等新產(chǎn)品，在醫(yī)學(xué)、軍工、航天等領(lǐng)域中，發(fā)揮越來越大的作用。

結(jié)構(gòu)

硅橡膠是含有硅原子的特種合成橡膠的總體。

分子中主要是甲基、部分是乙基、乙烯基、苯基或其它特種有機基團，用以改進生膠的性能。

性能及應(yīng)用^[2][3]

1. 導(dǎo)熱性。

導(dǎo)熱橡膠具有優(yōu) 良的散熱作用和減震作用，在電磁屏蔽、電子信息、機械工程等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。采用 RTV 硅橡膠和導(dǎo)熱填料復(fù)合，配 以硫化劑、催化劑，經(jīng)硫化得到的彈性體具有較高的導(dǎo)熱性，優(yōu)異的電絕緣性及耐水、耐臭氧、耐氣候老化等性能，可用作絕緣導(dǎo)熱灌封料。

用導(dǎo)熱系數(shù)大于15 W/m ·K 的精硅石和導(dǎo)熱炭黑填充硅橡膠，制得了導(dǎo)熱系數(shù)大于 0.4 W/m ·K，電阻率大于1 012 Q·cm 的導(dǎo)熱絕緣硅橡膠，適用于液 晶顯示屏 的橡膠墊片。用含有 A 103 的硅橡膠制作電子元器件的導(dǎo) 熱層，當(dāng) A I 0 用量是聚合物 的 3 倍時，材料的導(dǎo)熱系數(shù)可達 2.72 W/m ·K。在加成型室溫硫化硅橡膠中填充兩種高導(dǎo)熱無機粉末的混合物制備 了高導(dǎo)熱硅橡膠，具有絕緣、耐熱、阻燃等優(yōu)異性能，適用于固定輥以及固定帶的表面涂層，如復(fù) 印機 或激光打 印機 的壓力輥。

在 100 份硅橡膠中添加 100-500 份，所得材料可用于制作電子照相.仿形切削設(shè)備上裝配輥的外層，其導(dǎo)熟性和耐久性均很好。在硅橡膠中大量填充 A1：0，可同時獲得高導(dǎo)熱性和阻燃性。通過添加銀粉和BN 以及鉑基阻燃劑，可制備兼具阻燃性和導(dǎo)熱性的硅橡膠，其導(dǎo)熱系數(shù)可達 14W/m ·K ，阻燃級別為 V-l。

2. 電絕緣性

它還具有優(yōu)良的電絕緣性，這使它在電器和電子工業(yè)中具有廣闊的用途。在高溫和低溫下使用的電線、電纜，以及電器設(shè)備的耐熱絕緣包層都離不開它。在航空和航天工業(yè)中，常用它來制造飛機機倉密封和發(fā)動機的耐熱防凍軟管。硅橡膠與溶劑油的化學(xué)組成截然不同，這使它具有優(yōu)異的耐油性。

可以用它來制成輸油導(dǎo)管，火箭燃燒油門和火箭發(fā)射并架涂層等制品。硅橡膠還具有非常光滑的表面和疏水性，用硅橡膠制造涂層，可以對覆蓋的建筑物起良好的保護作用，防止雨水的侵蝕。用這種膠漿涂復(fù)后，還可以輕而易舉地把兩種材料的界面隔離開來，在許多材料的加工工藝中得到了應(yīng)用。

3. 醫(yī)用

硅橡膠作為醫(yī)用橡膠，獲得了越來越好的名聲。人們常用它來制造血管、人造心臟瓣膜、人造關(guān)節(jié)等人造器官；也可以用它來制造人工心臟機、人造腎臟、輸血導(dǎo)管和其它各種導(dǎo)管。此外，還可以用硅橡膠制作藥用墊片，瓶塞及避孕用具等。用硅橡膠制成的醫(yī)療器具使用安全，壽命長，而且具有足夠的彈性，與人體細胞相溶性好，深受醫(yī)生和病人的歡迎。

改性^[4]

硅橡膠在機械強度、耐油、耐溶劑、耐酸、耐堿和耐蒸汽等方面存在一定的不足。改性研究一直是高分子材料的研究熱點之。改性方法主要分為物理改性 與化學(xué)改性，其中化學(xué)改性是通過化學(xué)接枝、共聚等方法對聚合物分子鏈進行改性，但使用的手段以及對聚合物的物理機械性能的改善效果有限。

物理改性主要包括與其它高聚物共混改性與填充改性。共混改性有利于補充單一組分的不足，填充改性能夠在某種程度上提高高聚物的物理機械性能，降低原材料的成本，或賦予材料新的功能。共混改性與填充改性都具有方法簡單靈活的優(yōu)點。

1. 共混改性

與氟 橡膠 (FP M ) 的共混FPM 具有耐油、耐溶劑、耐化學(xué)藥品、耐強氧化劑、阻燃、耐高溫等一系列優(yōu)良的特性，但 FPM的彈性、耐低溫性能和加工性能不佳；硅橡膠 與FPM 共混可以改善其耐寒性和加工性能。FPM和硅橡膠二者極性相差很大，在熱力學(xué)上是不相容的體系，提高兩者相容性是前的技術(shù)難點。

研究不同共混比例的硅橡膠/FPM 共混膠的物理機械性能、相容性 和熱穩(wěn)定性，證明硅橡膠/FPM共混膠屬于工藝相容體系；由掃描電鏡 (SE M ) 與原子力顯微鏡 (A F M ) 顯示，共混膠呈現(xiàn)微觀非均相結(jié)構(gòu)。將平均粒徑為33 m 的硅橡膠硫化粉末 (SVP) 和平均粒徑為1.0 m 的氟橡膠硫化粉末 (FVP )，分別替代上述共混彈性體中對應(yīng)的硅橡膠和 FP M，結(jié)果表明：與加人SV P 相比，加入FVP 所得彈性體的力學(xué)性能好，擠出膨脹比小，表面更加光滑 。

2. 填料改性

目前氣相白炭黑作為硅橡膠 主要 補強填充劑，能賦予硅橡膠良好的力學(xué)性能。但是，氣相白炭黑表面含有的大量羥基，能與硅橡膠分子的端基進行縮合反應(yīng)，容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化效應(yīng)，從而使膠料硬化，加工困難，并且氣炭黑價格昂貴。

礦物微粉與納米粒子的粒徑小，比表面積大，非配對的原子多，并且還有許多空閑鍵，具有很強吸附其它原子的能力，填充改性硅橡膠后，所制得的復(fù)合材料能夠?qū)o機物的剛性、尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、阻隔性好等特點與硅橡膠的高彈性、柔韌性很好地結(jié)合起來，具有較好 的熱穩(wěn)定性、機械力學(xué)性能和加工性能。同時，以硅橡膠為基材，加入各種導(dǎo)電、導(dǎo)熱填料，制備具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱等特殊性能的復(fù)合高性能材料，也已得到廣泛應(yīng)用。

主要參考資料

[1] 精細化工辭典

[2] 西方文化百科

[3] 許莉, 騰雅娣, 華遠達, & 張麗麗. (2007). 硅橡膠的研究與應(yīng)用進展. 特種橡膠制品, 28(1), 55-60.

[4] 涂婷, 陳福林, 岑蘭, & 周彥豪. (2010). 硅橡膠的物理改性研究進展. 彈性體, 20(2), 77-82.