硅橡胶的改性方法探析

2015-03-25王朝阳厦门柏润氟材料科技有限公司福建厦门361000

化工管理 2015年28期

关键词：涂覆硅橡胶接枝

王朝阳（厦门柏润氟材料科技有限公司，福建厦门 361000）

硅橡胶的改性方法探析

王朝阳（厦门柏润氟材料科技有限公司，福建厦门 361000）

为了拓宽硅橡胶的应用领域，对其进行改性是十分必要的。本文介绍了一些常用于改善硅橡胶耐磨损性、耐油性、耐溶剂性和表面亲水性的改性方法，并进行了简单的分析。

硅橡胶；涂覆改性；接枝改性；共混改性

硅橡胶具有十分优异的耐热性、耐寒性、透气性和介电性能，但是由于其自身的耐磨损性、耐溶剂性和亲水性等性能较差，在一定程度上阻碍了硅橡胶在某些特殊领域的应用前景。为了开拓硅橡胶在手机、电脑、遥控器等按键，生物医用材料，密封材料等领域的应用，对其进行改性是较为有效的手段。

对硅橡胶的改性一般可分为涂覆改性、接枝改性和共混改性。涂覆改性是指在硅橡胶表面涂覆改性涂层，这类涂层一般是具有较为优异的磨损性能、耐油性、耐溶剂性能、亲水性等性能，这种改性的方法涂层经过长期使用后会发生磨损严重，性能下降等现象。接枝改性是通过化学反应将具有特殊性能的官能团接枝于硅橡胶表面，接枝改性中的官能团是通过共价键与硅橡胶机体相连，使用寿命较长。另外，接枝改性可以利用不同的官能团改善硅橡胶的多种性能。共混改性则是将硅橡胶与其它材料按照比例进行共混，合成兼具二者优势的新材料，从而满足使用要求。共混材料制备简单，不涉及复杂的化学反应，但是对进行共混的两种或多种材料的相容性有较高的要求。

1 硅橡胶耐磨损性能的改善

改善硅橡胶的耐磨损性能的方法主要是共混改性法。例如，将硅橡胶与三元乙丙橡胶进行共混，通过两段硫化工艺，是硅橡胶与三元乙丙橡胶之间通过分子间作用力、共价键和离子键相互作用，形成稳定均一的共混结构，这类共混材料的拉伸性能、耐老化性能和耐磨顺性能都得到了很大程度的提高。再比如，将硅橡胶与短玻璃纤维共混，通过混炼、两段硫化等工艺制备出橡塑合金，利用玻璃纤维优异的力学性能和硅橡胶本身的耐高温性和耐低温性，是该橡塑合金在保持较宽的使用温度范围下，大大提高了硅橡胶的抗撕裂性能和耐磨损性能。另外，将硅橡胶与芳纶纤维、碳纤维等材料进行共混也可以在很大程度上提高硅橡胶的耐磨损性能。

改善硅橡胶耐磨损性能的方法还有涂覆改性法，即在硅橡胶表面涂覆一层具有优异耐磨损性能的涂层，如含氟涂料、聚氨酯涂层等。例如，合肥工业大学的徐卫兵课题组在硅橡胶表面合成了封闭型聚氨酯涂层，利用该涂层的优异性能成功改善了硅橡胶本体的耐磨损性能。但是由于硅橡胶表面的粘附性能较差，涂层容易发生脱落，所以暂时还不能将该方法应用于工业生产。

当然，也可以通过对硅橡胶的化学改性来提高其耐磨损性能，比如将含氟基团引入到硅橡胶的主链或侧链，但这种改性方法成本太高，不适合用于大规模生产。

2 硅橡胶耐油性、耐溶剂性能的改善

对硅橡胶的耐油性和耐溶剂性的改进，主要是利用硅橡胶和含氟材料进行并用，包括硅橡胶表面涂覆含氟材料涂层和与氟橡胶进行共混两种。

氟橡胶是一种具有优异的耐油性和耐溶剂性的材料，但是其合成成本较高，且耐低温性能较差。通过与硅橡胶进行共混，一方面可以利用硅橡胶的耐热性和耐寒性来拓宽材料的使用温度范围，另一方面又可以利用氟橡胶的耐油性和耐溶剂性来改善硅橡胶本体较差的耐化学品性能，从而可以成功的将共混材料应用于密封等领域。但这一方法的缺点是，随着氟橡胶掺杂比例的降低，共混材料的力学性能和耐油性能均有一定程度上的降低，为了保证共混材料的使用性能，一般氟橡胶的掺杂比例要在60%～70%，这就大大限制了材料生产成本的降低。

含氟材料涂层也是一种较为有效的对硅橡胶耐化学品性能进行改进的方法，这种方法与共混改性法不同。涂覆改性只是在硅橡胶表面涂覆一层耐油性和耐溶剂性优良的含氟材料涂层，凭借改含氟材料涂层的性能特点，可以将材料应用到化学环境恶劣的领域。但是，这种改性方法并不能充分利用到硅橡胶本身的耐高温性能和耐低温性能，即不能保证含氟涂层本身的使用温度范围与硅橡胶本体的使用温度范围一样宽。另外，硅橡胶表面的粘附性能较差，涂层容易脱落，也是该方法的一大弊端。

3 硅橡胶表面粘附亲水性的改善

对硅橡胶表面亲水性的改性也有接枝法和涂膜法两种。通常接枝法是在硅橡胶表面接枝聚乙二醇PEG1000，可以明显降低硅橡胶表面的接触角，有利于提升硅橡胶表面抗菌粘附性能；涂膜法主要是在硅橡胶表面涂覆聚乙二醇，和丙烯酸形成亲水膜，从而改善其表面亲水性。相比之下，接枝法是从根本上解决了硅橡胶的疏水性，虽然在材料制备过程中可能会由于化学反应中的反应中间体造成硅橡胶的二次污染，但如果严格操作则可避免此类问题的发生，是更具有前途的改性方法。另外，若成功改善硅橡胶表面的粘附性能，后续则可以利用涂覆法改善硅橡胶的其他性能。