白炭黑增強型硅橡膠的組成及抗原子氧性能分析

王 凱,范 襄,陳萌炯

(上海空間電源研究所,上海 200245)

硅橡膠可用于空間太陽電池的封裝和黏結、航天器艙體的密封及太陽電池基板表面的原子氧防護等,在航天領域應用廣泛. 但硅橡膠基膠分子呈螺旋形結構,分子鏈柔順,鏈間的相互作用力較弱,很難結晶,硫化后拉伸強度只有0.3～0.5 MPa,導致純硅橡膠的機械強度極差; 在復雜的外場作用下,硅橡膠分子鏈及網絡結構容易發生構型轉變,引起力學松弛、蠕變和斷裂等宏觀力學行為,嚴重影響硅橡膠的使用效果. 采用“填料復合”方式,借助硅氧烷分子間、填料間及聚硅氧烷分子與填料間的多種物理和化學相互作用[1],可使填料復合后的硅橡膠高聚物材料具有良好的力學強度和綜合性能[2]. 填料的種類較多,主要有白炭黑(SiO2·nH2O)、碳酸鹽、金屬氧化物、部分有機物及短纖維等[3]. 以碳化硅(SiC)作為填料[4]與硅橡膠共混,可以提高硅橡膠材料的力學性能和熱穩定性[5]. 選用一定粒徑的碳酸鈣(CaCO3)和碳化硅(SiC)填料可對室溫硫化硅橡膠進行有效補強,并使其具有更好的工藝性能. 白炭黑分子鏈與硅橡膠大分子鏈相似,而且能與之形成氫鍵,因此常用作硅橡膠的補強填料[6～8]. 白炭黑顆粒和硅橡膠基體間形成的化學界面能有效阻止裂紋的擴展,并且白炭黑不與原子氧反應,可以將其摻雜到硅橡膠中,提高硅橡膠對空間環境的適應性[9～12]. 常見的白炭黑有氣相法白炭黑[13]和沉淀法白炭黑[14]兩種,目前橡膠工業中主要采用沉淀……