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硅橡胶是电线和电缆外部保护层的主要材料，近年来其发展非常迅速。可以在恶劣的环境下工作是它的主要优点，同时它具有极好的耐高温和低温性能，良好的电绝缘性能，极好的耐化学药品性和耐候性，因此硅橡胶已用于许多领域，例如医学和健康，航空航天，电子和电气，电线和电缆等。但硅橡胶基本没有力学性能，而且硅橡胶的阻燃性能较差，其氧指数只有19.4，这不利用硅橡胶的实际应用，因此非常有必要对硅橡胶的力学及阻燃性能进行改善。
由于硅橡胶自身几乎没有力学强度，从而限制了其进一步应用，要提高硅橡胶的力学性能，可以考虑添加补强剂来改善其机械性能。白炭黑是一种常用的补强剂，它是一种无机纯净的颜色为白色的细微粉末，可以被加入到硅橡胶中。白炭黑的特殊结构和表面特性使其在硅橡胶中可以显著提高硅橡胶的拉伸强度、硬度、耐磨性和耐撕裂性。此外，白炭黑还可以提高硅橡胶的抗压性能，改善硅橡胶的压缩变形率和弹性恢复性。
在添加白炭黑时，需要注意填料含量的选择。填料含量过高可能会降低硅橡胶的可加工性和弹性，影响其综合性能。同时，还应注意白炭黑的分散性，如果分散不均匀，则会降低硅橡胶的机械性能。因此，要加强填料与硅橡胶的相容性，改善填料的分散性，从而提高硅橡胶的力学性能，本文通过添加不同份数的白炭黑制备复合材料，对其进行拉伸测试并筛选出白炭黑最佳添加量。
加入白炭黑后，复合材料的力学性能有了很大的提高。当添加50份白炭黑时，拉伸强度达到最大为9.43MPa。在拉断伸长率方面，添加50份白炭黑后，拉断伸长率相对于添加40份白炭黑反而有所下降，所以添加40份白炭黑最有利于改善硅橡胶的力学性能。白炭黑表面含有大量羟基可以和硅橡胶分子链形成氢键，增强白炭黑和硅橡胶的界面结合力，但当白炭黑过量添加时，白炭黑之间容易出现团聚现象，从而影响材料的力学性能。 硅橡胶复合材料力学性能测试结果 纯硅橡胶的 LOI 值非常低，仅为19.4％，因此硅橡胶极易被引燃。随着白炭黑的添加，材料的氧指数开始提高，当添加50份白炭黑时，复合材料的 LOI 值达到了25.0%。白炭黑作为无机物，具有不燃的特性，添加到硅橡胶中，可以降低复合材料中的可燃物含量，因此在硅橡胶中添加白炭黑能在一定程度上提高其氧指数。 a: TG 曲线 b: DTC
添加白炭黑的硅橡胶复合材料在氮气气氛下的热稳定性，纯硅橡胶只有一个分解过程，发生在450-600℃之间。初始分解温度为459.7℃，最大分解温度在529.9℃，且燃烧后基本没有残留。随着白炭黑的添加，TG 曲线整体向右移，同时，T5和 T50呈现上升趋势，当添加40份白炭黑时，T5和 T50分别达到最大为495.4℃和632.6℃。说明添加白炭黑可以提高复合材料的初始分解温度并改善材料的热稳定性。
实验结果表明，添加白炭黑可以显著提高硅橡胶的力学性能和阻燃性能，最佳添加量为40份，超过一定数量会影响材料的力学性能。此外，添加白炭黑还可以提高硅橡胶的热稳定性，降低其燃烧性。因此，在硅橡胶制备过程中添加适量的白炭黑是一种有效的方法，可以改善其性能，扩展其应用领域。 参考资料：网络 |
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硅橡胶复合材料力学性能测试结果
白炭黑对硅橡胶热稳定性的影响
白炭黑 / 硅橡胶复合材料热重分析曲线
