现在很(hen)多领(ling)域都倾向于添加(jia)稀(xi)(xi)土提(ti)高材料(liao)的(de)(de)(de)(de)综合性(xing)(xing)(xing)能(neng),稀(xi)(xi)土在硅(gui)橡(xiang)胶(jiao)(jiao)中的(de)(de)(de)(de)应用是一个新领(ling)域,利用稀(xi)(xi)土元(yuan)素(su)独特的(de)(de)(de)(de)电子层结构(gou)及(ji)(ji)易形成(cheng)配(pei)合物的(de)(de)(de)(de)特点(dian),可以制备(bei)多种稀(xi)(xi)土功(gong)能(neng)助剂,不(bu)仅可以改善硅(gui)橡(xiang)胶(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)机械性(xing)(xing)(xing)能(neng)、提(ti)升(sheng)其耐热(re)性(xing)(xing)(xing)及(ji)(ji)阻燃性(xing)(xing)(xing),还在赋(fu)予(yu)其新功(gong)能(neng)方面有显著的(de)(de)(de)(de)功(gong)效(xiao),所制备(bei)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)胶(jiao)(jiao)复合材料(liao)结合了硅(gui)橡(xiang)胶(jiao)(jiao)和其它材料(liao)的(de)(de)(de)(de)优点(dian),具有优异(yi)的(de)(de)(de)(de)热(re)稳(wen)定性(xing)(xing)(xing)、安(an)全性(xing)(xing)(xing)及(ji)(ji)环(huan)保性(xing)(xing)(xing),被广泛应用于国(guo)防、交通、医(yi)疗等领(ling)域。
用途广(guang)泛(fan)的硅橡胶
那么,稀土在硅橡胶中(zhong)都有哪(na)些典型(xing)的用途呢(ni)?
一、提高阻燃(ran)性
硅橡胶因其优异的(de)绝缘性(xing)和疏水(shui)性(xing),被(bei)广泛应用于(yu)电力行业。通常将阻燃(ran)剂(ji)(ji)添加到硅橡胶中以(yi)提高(gao)其阻燃(ran)性(xing)能,但一般的(de)卤系(xi)阻燃(ran)剂(ji)(ji)在燃(ran)烧时会产生大(da)量(liang)有毒烟雾,对(dui)环境造成严重污(wu)染,因此现已(yi)越来越多(duo)使用绿色(se)、无毒、环保,且能保持材料良好的(de)机械性(xing)能的(de)稀(xi)土阻燃(ran)剂(ji)(ji)来提高(gao)硅橡胶的(de)阻燃(ran)性(xing)。
添加稀(xi)土(tu)氧化物不仅减少了(le)无机阻燃剂的(de)(de)用(yong)量,还提高(gao)了(le)复合材料的(de)(de)残碳率(lv),显著地提高(gao)了(le)其热(re)稳定性(xing)。例如氧化铈对(dui)含(han)氢氧化(hua)镁的(de)(de)硅橡胶(jiao)有(you)较优的(de)(de)协效阻燃作用;在(zai)复(fu)合(he)材料中继续添(tian)加(jia)少量的(de)(de)有(you)机(ji)改性蒙脱土,可明显(xian)降低(di)复(fu)合(he)材料的(de)(de)热释放速率和烟(yan)密度,并使机(ji)械性能得到大幅增(zeng)强(qiang)。
阻燃厚壁硅胶热缩管
二、提高耐热性(xing)
过(guo)渡金(jin)属(shu)化合(he)物能与(yu)硅橡胶网(wang)络结(jie)构发生作用,进(jin)而提升其热稳定性。添加过(guo)渡金(jin)属(shu)化合(he)物和稀土氧(yang)化物,例如(ru)Fe2O3和二氧(yang)化(hua)钛(TiO2 )能(neng)(neng)有效提高(gao)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)胶(jiao)的(de)耐热(re)性(xing)能(neng)(neng);添加(jia)氧化(hua)铈可显著提高(gao)老化(hua)过程中的(de)再交联度,减少(shao)摩擦(ca)(ca)表面的(de)孔数,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)胶(jiao)具有更好的(de)机械性(xing)能(neng)(neng)、摩擦(ca)(ca)性(xing)能(neng)(neng)以及抗热(re)氧老化(hua)性(xing)能(neng)(neng),纳米氧化(hua)铈作为耐热(re)添加(jia)剂,在浅色硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)胶(jiao)的(de)制备中起着举足轻重的(de)作用(yong)。
耐高温(wen)硅橡(xiang)胶密封圈
三、提高荧光性(xing)
稀土离(li)子与有机配(pei)体配(pei)合后(hou)产(chan)生的(de)(de)(de)荧(ying)光,结合了稀土离(li)子的(de)(de)(de)发(fa)(fa)光强度高以及有机化合物(wu)激发(fa)(fa)能量低等优点。因(yin)此,将(jiang)稀土化合物(wu)加(jia)入硅橡胶中(zhong)可使其具备(bei)特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)荧(ying)光性能,有广泛的(de)(de)(de)应用(yong)前(qian)景。
例如(ru)用(yong)铕-十一烯酸配合物和含(han)氢(qing)硅(gui)(gui)油制得稀土硅(gui)(gui)橡胶复合材料,其最强发(fa)射波(bo)长(zhang)是铕离子的特征(zheng)(zheng)发(fa)射,该(gai)材料可将紫外光转换为红光,体(ti)现了铕离子的特征(zheng)(zheng)光转换能;并(bing)且随着(zhe)铕离子浓(nong)度的增大并(bing)没有(you)发(fa)生荧光猝灭现象。
荧(ying)光硅橡胶手环
四(si)、增强(qiang)机械性能
在加(jia)工或使(shi)用(yong)中受(shou)各(ge)种(zhong)因素的(de)(de)影响,硅(gui)橡(xiang)(xiang)胶会出现变色、变硬、变脆等现象(xiang),致使(shi)其许(xu)多(duo)潜在的(de)(de)应用(yong)受(shou)阻。提高硅(gui)橡(xiang)(xiang)胶机(ji)(ji)械强(qiang)度的(de)(de)一个有效方(fang)法是加(jia)入无机(ji)(ji)填料,例如炭(tan)黑、白炭(tan)黑等。其中,白炭(tan)黑由于比表(biao)面积大(da)(da),表(biao)面含有大(da)(da)量(liang)的(de)(de)硅(gui)羟基而易(yi)于改性(xing)(xing),在硅(gui)橡(xiang)(xiang)胶补强(qiang)中得到(dao)广泛应用(yong)。稀土改性(xing)(xing)剂对硅(gui)橡(xiang)(xiang)胶也具有较(jiao)优的(de)(de)补强(qiang)效果,例如当添加(jia)0. 02%的(de)(de)纳(na)米氧化铈时,显著地提升(sheng)(sheng)了复合材料的(de)(de)机(ji)(ji)械性(xing)(xing)能,且(qie)透光率可达85%以上,这大(da)(da)大(da)(da)提升(sheng)(sheng)了用(yong)于封装(zhuang)发光二极管(guan)的(de)(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)胶的(de)(de)封装(zhuang)优越性(xing)(xing)。
用于发光(guang)二极管封装的透明硅胶胶水
五、增(zeng)强耐辐照(zhao)性
传(chuan)统(tong)耐(nai)辐(fu)照硅橡胶(jiao)复(fu)(fu)合(he)材(cai)料均(jun)含有铅或(huo)苯基等物(wu)(wu)质,成本高(gao)、耐(nai)辐(fu)照性能有限、污染环境(jing)。稀(xi)土(tu)化合(he)物(wu)(wu)作为硅橡胶(jiao)的耐(nai)辐(fu)照添加剂(ji),具有绿色、环保、高(gao)效等优点。例如氧(yang)(yang)(yang)化钇、氧(yang)(yang)(yang)化铈、氧(yang)(yang)(yang)化钆等,无论是单独使(shi)用稀(xi)土(tu)氧(yang)(yang)(yang)化物(wu)(wu),还是将稀(xi)土(tu)氧(yang)(yang)(yang)化物(wu)(wu)共混,或(huo)者是将稀(xi)土(tu)氧(yang)(yang)(yang)化物(wu)(wu)与传(chuan)统(tong)耐(nai)辐(fu)照添加剂(ji)复(fu)(fu)配(pei)使(shi)用,都能提高(gao)材(cai)料的耐(nai)辐(fu)照性。
防辐射橡(xiang)胶(jiao)板
六(liu)、增强抗(kang)菌性
无机(ji)抗菌材(cai)料具有抗菌范(fan)围(wei)广、持久、安全(quan)且(qie)无二(er)次污(wu)染等特点,因此得到了广泛(fan)的(de)应用。稀(xi)土可以(yi)提(ti)高无机(ji)抗菌材(cai)料的(de)抗菌性(xing)(xing),例如以(yi)硅(gui)胶(jiao)为载体,锌离(li)子和稀(xi)土钇(yi)离(li)子复配,制得锌-钇(yi)抗菌硅(gui)胶(jiao),对大肠杆菌的(de)杀(sha)菌率高于84%,只需在硅(gui)橡胶(jiao)中少量添(tian)加,就能制得拥有抗菌性(xing)(xing)的(de)复合硅(gui)橡胶(jiao),并(bing)且(qie)还保(bao)留(liu)了自身(shen)优良的(de)性(xing)(xing)质。
抗菌硅胶牙套(tao)
小结
稀(xi)土(tu)元(yuan)(yuan)素(su)被称(cheng)为21世纪的战略元(yuan)(yuan)素(su)、新材料的“宝库(ku)”。利用稀(xi)土(tu)化合物(wu)制备的新型多功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)助(zhu)剂(ji)(ji)在改善(shan)硅橡胶(jiao)的综合性能(neng)(neng)(neng)及(ji)赋予其新功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)等方面均有显著的功(gong)(gong)效,且因其高效、环保等特(te)点解(jie)决了(le)现有助(zhu)剂(ji)(ji)效率(lv)低、污染环境等问题。而当(dang)前稀(xi)土(tu)功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)助(zhu)剂(ji)(ji)多以稀(xi)土(tu)无机化合物(wu)为主,利用稀(xi)土(tu)元(yuan)(yuan)素(su)易形成(cheng)配合物(wu)的特(te)点,开(kai)发多样性的稀(xi)土(tu)有机功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)助(zhu)剂(ji)(ji)将成(cheng)为今后研(yan)究热点。稀(xi)土(tu)功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)助(zhu)剂(ji)(ji)的出现拓(tuo)展了(le)高分子材料助(zhu)剂(ji)(ji)的应(ying)用范围,拥(yong)有巨大(da)的市场潜(qian)力(li)。
参考(kao)来源:
稀土在硅(gui)橡(xiang)胶中的(de)应用,戴宇飞(fei)、曹鸿(hong)璋、许(xu)延辉、于晓(xiao)丽、韩德全、田虎虎、郭立(li)影(包头稀土研究院、白云鄂博稀土资源研究与综(zong)合利用国家重(zhong)点实(shi)验室、内蒙古大学化学化工学院);
新型硅橡胶的(de)制备(bei)与(yu)性能研究,刁屾(山东(dong)大学(xue))。
粉(fen)体(ti)圈小(xiao)吉
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