納米氧化鈰Vk-Ce01對硅橡膠耐熱性和耐油性的影響
納米氧化鈰Vk-Ce01對硅橡膠耐熱性和耐油性的影響
硅橡膠以其優異的耐候性、耐高低溫性、電絕緣性、耐輻射性、生物惰性等在電氣、電子、
辦公設備、汽車、建筑、醫療、食品和人造器官等領域有著廣泛的應用。硅橡膠在-60?
200 °C范圍內可長期使用。隨著現代科學技術的發展，對硅橡膠耐熱性的要求越來越高。如高速汽車的發動機機艙溫度經常在300攝氏度以上，對橡膠配件提出了更高的耐油、耐高低溫要求。因此，開展提高硅橡膠熱穩定性的研究、制造具有更高使用溫度的硅橡膠具有實際意義。國內外就耐高溫硅橡膠已進行了多方面的研究。如在硅橡膠主鏈引入芳撐或芳醚撐等結構，但此法成本較高，主要應用于特殊領域；在硅橡膠中加入耐熱添加劑，如三氧化二鐵、納米氧化鈰Vk-Ce01、六苯基環三硅氮烷等,可以防止聚硅氧烷側鏈氧化交聯和主鏈環化降解。納米氧化鈰Vk-Ce01作為一種有效的硅橡膠耐熱添加劑，在制備淺色硅橡膠制品中起著重要作用。稀土鈰特殊的電子結構（f電子層未充滿） 使其容易形成配合物，所形成的配合物通過阻止橡膠分子的鏈段運動，抑制了橡膠在溶劑中的溶脹，從而提高了橡膠的耐油性。所以本實驗考察了納米氧化鈰Vk-Ce01用量對耐油硅橡膠的耐熱性及綜合性能的影響，以期為制造耐高溫、耐油密封材料提供依據。
硅橡膠在高溫下主要發生主鏈降解和側鏈甲基的氧化反應。在硅橡膠中加入（過渡、稀土、堿土等）金屬氧化物能提高硅橡膠的耐熱性能。其可能的機理是某些具有氧化-還原作用的金屬氧化物（如Fe2O3、CeO2)在一定的溫度范圍內能夠阻止硅橡膠中由于氧化產生的游離基反應，而且能在空氣中的o2的作用下再生; 而某些金屬化合物可能吸收了硅橡膠中某些能夠催化降解反應的微量酸或堿性物質，從而對硅橡膠起到熱穩定作用。
納米氧化鈰Vk-Ce01用量對硅橡膠耐熱和耐油性能的影響見表1。
表1：納米氧化鈰Vk-Ce01用量對硅橡膠耐熱和耐油性能的影響
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測試項目 |
納米氧化鈰Vk-Ce01用量/份 |
0 |
2 |
5 |
10 |
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耐ASTM1#油性（150℃*70h） |
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硬度變化度（%） |
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-10 |
-9 |
-7 |
-7 |
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拉伸強度變化率（%） |
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-23.7 |
-22.6 |
-21.3 |
-21. 1 |
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拉斷伸長率變化率（%） |
-31. 5 |
-28.8 |
-27. 2 |
-24.6 |
|
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體積變化率（%） |
|
24.2 |
23.3 |
22.9 |
22.8 |
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耐 ASTM3#油性（150℃*70h） |
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硬度變化度（%） |
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-20 |
-20 |
-19 |
-18 |
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拉伸強度變化率（%） |
|
-43.2 |
-38.6 |
-32.5 |
-28.6 |
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拉斷伸長率變化率（%） |
-27.4 |
-27. 3 |
-26.5 |
-24 |
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體積變化率（%） |
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63.5 |
62.3 |
59.4 |
58.1 |
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耐熱老化性（200 ℃*70h) |
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硬度變化度（%） |
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+3 |
+3 |
+2 |
+2 |
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拉伸強度變化率（%） |
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-6.5 |
-4.8 |
-5.2 |
-4.1 |
|
拉斷伸長率變化率（%） |
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-15.6 |
-16.2 |
-14.8 |
-12.3 |
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耐熱老化性（250 ℃*70h) |
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硬度變化度（%） |
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+6 |
+6 |
+5 |
+5 |
|
拉伸強度變化率（%） |
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-26.3 |
-25.2 |
-24.7 |
-23.1 |
|
拉斷伸長率變化率（%） |
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-35.6 |
-34.2 |
-32.8 |
-31.4 |
納米氧化鈰Vk-Ce01用量對鞋橡膠力學性能的影響
納米氧化鈰Vk-Ce01用量對硅橡膠力學性能的影響見表2
表二：納米氧化鈰Vk-Ce01用量對娃橡膠力學性能的影響
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測試項目 |
納米氧化鈰Vk-Ce01用量/份 |
0 |
2 |
5 |
10 |
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邵爾A硬度（度） |
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52 |
52 |
53 |
54 |
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回彈性（%） |
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60 |
59 |
57 |
56 |
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拉伸強度（MPA） |
6. 5 |
6.6 |
6.4 |
6.4 |
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拉斷伸長率（%） |
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305 |
297 |
294 |
276 |
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結論：
加入納米氧化鈰Vk-Ce01對硅橡膠力學性能的影響較小，但能提高硅橡膠的耐熱性，同時能明顯改善其耐油性,納米氧化鈰Vk-Ce01的較佳用量為5份。通過熱分析可知，與未加納米氧化鈰Vk-Ce01的硅橡膠相比，加入10份氧化鈰的硅橡膠在氮氣環境下的熱分解溫度的峰值提高13攝氏度,同時在898.7攝氏度的固體殘余質量分數提高11個百分點；在空氣中第一階段熱分解溫度的峰值提高了25.8攝氏度,第二階段提高了9.1攝氏度,同時在898.7攝氏度時的固體殘余質量分數提高近3個百分點。說明納米氧化鈰Vk-Ce01對硅橡膠具有熱穩定作用。
