硅橡膠的改性方法探析

王朝陽（廈門柏潤氟材料科技有限公司， 福建 廈門 361000）

硅橡膠的改性方法探析

王朝陽（廈門柏潤氟材料科技有限公司， 福建 廈門 361000）

為了拓寬硅橡膠的應(yīng)用領(lǐng)域，對其進行改性是十分必要的。本文介紹了一些常用于改善硅橡膠耐磨損性、耐油性、耐溶劑性和表面親水性的改性方法，并進行了簡單的分析。

硅橡膠；涂覆改性；接枝改性；共混改性

硅橡膠具有十分優(yōu)異的耐熱性、耐寒性、透氣性和介電性能，但是由于其自身的耐磨損性、耐溶劑性和親水性等性能較差，在一定程度上阻礙了硅橡膠在某些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用前景。為了開拓硅橡膠在手機、電腦、遙控器等按鍵，生物醫(yī)用材料，密封材料等領(lǐng)域的應(yīng)用，對其進行改性是較為有效的手段。

對硅橡膠的改性一般可分為涂覆改性、接枝改性和共混改性。涂覆改性是指在硅橡膠表面涂覆改性涂層，這類涂層一般是具有較為優(yōu)異的磨損性能、耐油性、耐溶劑性能、親水性等性能，這種改性的方法涂層經(jīng)過長期使用后會發(fā)生磨損嚴重，性能下降等現(xiàn)象。接枝改性是通過化學(xué)反應(yīng)將具有特殊性能的官能團接枝于硅橡膠表面，接枝改性中的官能團是通過共價鍵與硅橡膠機體相連，使用壽命較長。另外，接枝改性可以利用不同的官能團改善硅橡膠的多種性能。共混改性則是將硅橡膠與其它材料按照比例進行共混，合成兼具二者優(yōu)勢的新材料，從而滿足使用要求。共混材料制備簡單，不涉及復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，但是對進行共混的兩種或多種材料的相容性有較高的要求。

1 硅橡膠耐磨損性能的改善

改善硅橡膠的耐磨損性能的方法主要是共混改性法。例如，將硅橡膠與三元乙丙橡膠進行共混，通過兩段硫化工藝，是硅橡膠與三元乙丙橡膠之間通過分子間作用力、共價鍵和離子鍵相互作用，形成穩(wěn)定均一的共混結(jié)構(gòu)，這類共混材料的拉伸性能、耐老化性能和耐磨順性能都得到了很大程度的提高。再比如，將硅橡膠與短玻璃纖維共混，通過混煉、兩段硫化等工藝制備出橡塑合金，利用玻璃纖維優(yōu)異的力學(xué)性能和硅橡膠本身的耐高溫性和耐低溫性，是該橡塑合金在保持較寬的使用溫度范圍下，大大提高了硅橡膠的抗撕裂性能和耐磨損性能。另外，將硅橡膠與芳綸纖維、碳纖維等材料進行共混也可以在很大程度上提高硅橡膠的耐磨損性能。

改善硅橡膠耐磨損性能的方法還有涂覆改性法，即在硅橡膠表面涂覆一層具有優(yōu)異耐磨損性能的涂層，如含氟涂料、聚氨酯涂層等。例如，合肥工業(yè)大學(xué)的徐衛(wèi)兵課題組在硅橡膠表面合成了封閉型聚氨酯涂層，利用該涂層的優(yōu)異性能成功改善了硅橡膠本體的耐磨損性能。但是由于硅橡膠表面的粘附性能較差，涂層容易發(fā)生脫落，所以暫時還不能將該方法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。

當(dāng)然，也可以通過對硅橡膠的化學(xué)改性來提高其耐磨損性能，比如將含氟基團引入到硅橡膠的主鏈或側(cè)鏈，但這種改性方法成本太高，不適合用于大規(guī)模生產(chǎn)。

2 硅橡膠耐油性、耐溶劑性能的改善

對硅橡膠的耐油性和耐溶劑性的改進，主要是利用硅橡膠和含氟材料進行并用，包括硅橡膠表面涂覆含氟材料涂層和與氟橡膠進行共混兩種。

氟橡膠是一種具有優(yōu)異的耐油性和耐溶劑性的材料，但是其合成成本較高，且耐低溫性能較差。通過與硅橡膠進行共混，一方面可以利用硅橡膠的耐熱性和耐寒性來拓寬材料的使用溫度范圍，另一方面又可以利用氟橡膠的耐油性和耐溶劑性來改善硅橡膠本體較差的耐化學(xué)品性能，從而可以成功的將共混材料應(yīng)用于密封等領(lǐng)域。但這一方法的缺點是，隨著氟橡膠摻雜比例的降低，共混材料的力學(xué)性能和耐油性能均有一定程度上的降低，為了保證共混材料的使用性能，一般氟橡膠的摻雜比例要在60%～70%，這就大大限制了材料生產(chǎn)成本的降低。

含氟材料涂層也是一種較為有效的對硅橡膠耐化學(xué)品性能進行改進的方法，這種方法與共混改性法不同。涂覆改性只是在硅橡膠表面涂覆一層耐油性和耐溶劑性優(yōu)良的含氟材料涂層，憑借改含氟材料涂層的性能特點，可以將材料應(yīng)用到化學(xué)環(huán)境惡劣的領(lǐng)域。但是，這種改性方法并不能充分利用到硅橡膠本身的耐高溫性能和耐低溫性能，即不能保證含氟涂層本身的使用溫度范圍與硅橡膠本體的使用溫度范圍一樣寬。另外，硅橡膠表面的粘附性能較差，涂層容易脫落，也是該方法的一大弊端。

3 硅橡膠表面粘附親水性的改善

對硅橡膠表面親水性的改性也有接枝法和涂膜法兩種。通常接枝法是在硅橡膠表面接枝聚乙二醇PEG1000，可以明顯降低硅橡膠表面的接觸角，有利于提升硅橡膠表面抗菌粘附性能；涂膜法主要是在硅橡膠表面涂覆聚乙二醇，和丙烯酸形成親水膜，從而改善其表面親水性。相比之下，接枝法是從根本上解決了硅橡膠的疏水性，雖然在材料制備過程中可能會由于化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)中間體造成硅橡膠的二次污染，但如果嚴格操作則可避免此類問題的發(fā)生，是更具有前途的改性方法。另外，若成功改善硅橡膠表面的粘附性能，后續(xù)則可以利用涂覆法改善硅橡膠的其他性能。

4 結(jié)語

硅橡膠較差的粘附性、耐油性、耐溶劑性和耐磨損性限制了其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。本文從涂覆改性、接枝改性和共混改性幾個方面介紹了對硅橡膠本身缺陷的改性方法。通過制備共混膠和橡塑合金、涂覆改性涂層以及表面接枝功能性基團或側(cè)鏈的方法能夠成功改善硅橡膠本身的性能。

［1］康瑾.硅橡膠的應(yīng)用及改性技術(shù)［C］.第三屆特種橡膠與制品市場技術(shù)研討會，2010，185-190.

［2］田海明， 周正發(fā)， 任鳳梅， 馬海紅， 徐衛(wèi). 硅橡膠表面涂層用封閉型聚氨酯合成［J］.聚氨酯工業(yè)，2011，（26）:12-15.

［3］許脈.醫(yī)用硅橡膠表面紫外光親水接枝改性后的抗菌粘附能力研究［M］.2013.

王朝陽（1973- ），男（漢族），福建龍巖人，畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)。主要研究方向： PTFE纖維生產(chǎn)工藝、表面改性等。