纳米氧化铈对硅橡胶耐热性能的影响
纳米氧化铈作为一种有效的硅橡胶耐热添加剂 ,在硅橡胶制品中有着重要作用。硅橡胶分子主链由硅原子和氧原子交替组成 ,硅2氧键的键能为370kJ·mol - 1 , 比一般橡胶的碳2碳键键能 240kJ·mol - 1大得多,因此其热稳定性良好。随着高新技术的发展 ,人们对硅橡胶耐热性能提出了更高的要求。将颗粒小到一定程度的氧化铈作为耐热添加剂加入到硅橡胶中,可防止硅橡胶侧链的氧化交联 ,提高侧基的热氧化稳定性。
从表中可以看出,经 250 ℃×72 h 热空气老化后 ,添加纳米氧化铈的MVQ硫化胶的综合物理性能优于未添加纳米氧化铈的 MVQ 硫化胶,且当纳米氧化铈用量为2和3份时, MVQ 硫化胶的耐热性能显著提高 ,邵尔A型硬度上升8度 ,拉断伸长率下降51 % ;随着纳米氧化铈用量进一步增大,MVQ 硫化胶耐热性能的提高趋于平稳。一般情况下 ,试验选取耐热效果最好且对硫化胶综合性能影响最小的用量为合适用量。因此 ,选取纳米氧化铈的用量为2份。
硅橡胶在高温密闭无氧气状态下主要发生主链热重排降解，即发生解聚反应，使制品变软(或软化)，以致丧失机械强度，失去使用价值。而在高温有氧环境条件下，主要发生聚合物侧基的氧化，形成烷基自由基，而自由基的耦合反应导致密封的交链密度提高，使制品逐渐变硬，乃至发生开裂(称为硬化)。在硅橡胶中加入氧化铈，可以防止聚硅氧烷侧链氧化交联和主链环化降解。在一定的温度范围内能够阻止硅橡胶中由于氧化产生的游离基反应，而且能在空气中的O2的作用下再生；通过吸收了硅橡胶中某些能够催化降解反应的微量酸或碱性物质，从而对硅橡胶起到热稳定作用。同时，氧化铈特殊的电子结构(f电子层未充满)使其容易形成配合物，所形成的配合物通过阻止橡胶分子的链段运动，抑制了橡胶在溶剂中的溶胀，从而提高了橡胶的耐油性。
