Silikongummi (som høy-temperaturvulkanisert silikongummi, rom-temperaturvulkanisert silikongummi og flytende gummi) er mye brukt i elektronisk emballasje, flyforsegling og bilproduksjon på grunn av dens utmerkede egenskaper, inkludert værbestandighet, elektrisk isolasjon og høy- og lavtemperaturmotstand{{2}. Ved temperaturer på 250 grader og over er imidlertid silikongummi utsatt for termisk oksidativ nedbrytning, noe som fører til brudd på polymerkjeden og utskillelse av anhengende grupper. Dette er ledsaget av fordampning av små molekyler og ødeleggelse av tverrbindingsstrukturer, noe som resulterer i vekttap og reduserte mekaniske egenskaper, noe som sterkt begrenser levetiden under ekstreme driftsforhold. Å forbedre den høye-temperaturstabiliteten til silikongummi har blitt et hett tema i materialforskningsfeltet.
Nano-titanium dioxide (TiO₂) har potensial til å fungere som et funksjonelt tilsetningsstoff og fyllstoff i silikongummi på grunn av dets termiske stabilitet, kjemiske treghet og nano-effekt. Blant dem har nano-titandioksid NT-50, fremstilt ved dampfasemetoden, brede bruksmuligheter i silikongummi på grunn av sin lille partikkelstørrelse, gode dispergerbarhet og høye overflateaktivitet.
Teknikere valgte tre typiske silikongummier: høy-temperatur, romtemperatur-og væske. De forberedte eksperimentelle prøver med 1,5 % NT-50 tilsatt, og blankprøver uten nano-TiO₂. Alle prøvene ble varmelagret ved 250 grader og periodisk veid. Vektretensjon ble beregnet (vektretensjon=vekt etter varmelagring / startvekt × 100%), og en kurve som plotter vektretensjon versus varmelagringsdager ble konstruert.
I vektretensjonskurven for silikongummi uten NT-50 hadde romtemperaturgummien et vekttap på mer enn 40 % etter 7 dager, og gummiblandingen var blitt pulverisert, så forsøket ble avsluttet. Høytemperaturgummien og flytende gummi hadde imidlertid et vekttap på 50 % etter 21 dager, og gummiblandingen var blitt pulverisert, så forsøket ble avsluttet.
I vektretensjonskurven for silikongummi som inneholder 1,5 % NT-50, var vekttapet for romtemperatur, høy temperatur og flytende silikongummi mindre enn 5 % etter 7 dager, og selv etter 60 dager oversteg det ikke 15 %. Vektretensjonen av alle tre typer silikongummi holdt seg over 85 % i løpet av 60-dagers perioden, noe som viser at tilsetningen av NT-50 effektivt hemmet termisk oksidativ nedbrytning og betydelig forbedret høytemperaturstabiliteten til silikongummien.
NT-50 forbedrer høytemperaturstabiliteten til silikongummi på tre viktige måter:
Fysisk barriereeffekt: Nano-TiO₂-partikler danner et tett nettverk i silikongummimatrisen, som på den ene siden blokkerer penetrasjon av aggressive medier som oksygen og vanndamp, og reduserer termiske oksidasjonsreaksjoner; på den annen side hemmer det fordampningen av små molekyler produsert ved termisk nedbrytning av silikongummien, og reduserer dermed vekttap.
Friradikalfangst: Som et halvledermateriale fanger nano-TiO₂s overflateelektronpar frie radikaler generert av termisk nedbrytning, avslutter frie radikalkjedereaksjonen og hemmer fundamentalt oksidativ nedbrytning av materialet.
Optimalisert termisk ledningsevne: Den høye termiske ledningsevnen til nano-TiO₂ forbedrer jevnheten i termisk fordeling i silikongummi, reduserer akselerert nedbrytning forårsaket av lokal overoppheting, muliggjør mer effektiv varmeavledning og bremser den generelle termiske aldringsprosessen.
Nano-titanium dioxide NT-50 hemmer effektivt den termiske oksidative nedbrytningen av silikongummi ved høye temperaturer, og gir en levedyktig løsning for å forlenge levetiden i ekstreme miljøer. Fra et industrielt bruksperspektiv kan silikongummi som inneholder NT-50 utvides ytterligere til områder som krever streng høy-temperaturmotstand, som forsegling av flymotorer, batteripakning for ny energi til kjøretøy og varmeavledning i elektronisk utstyr av høy-end. Dette tar for seg smertepunktet til tradisjonell silikongummi sin «mottakelighet for høy-temperaturaldring», som potensielt skaper et mer effektivt termisk stabilitetssystem og fremmer oppgraderingen av silikongummimaterialer mot høyere{10}}temperatur, mer pålitelige og langvarige egenskaper, og gir nøkkelmaterialstøtte for utviklingen av avansert produksjon.
