氟硅聚合物材料的研究進(jìn)展

梁晨曦　周意　吳松華

摘 要：氟硅聚合物材料是將高含氟基團(tuán)引入有機(jī)硅材料的側(cè)鏈所形成的一類新材料。在保留了有機(jī)硅材料本身優(yōu)異性能的基礎(chǔ)上，兼具了氟橡膠的良好耐有機(jī)溶劑等特性，具有優(yōu)秀的耐高低溫、耐老化、耐燃料、高力學(xué)性能等，因此逐漸得到了更深入的研究，并被廣泛應(yīng)用于不同工業(yè)領(lǐng)域。對(duì)現(xiàn)有氟硅聚合物材料的組成與分類進(jìn)行了概括，簡(jiǎn)述了氟硅聚合物材料主要的組成部分、分類依據(jù)以及反應(yīng)機(jī)理；回顧了氟硅聚合物材料的研究及發(fā)展歷程；并對(duì)其未來發(fā)展方向進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：氟硅聚合物；新材料;研究進(jìn)展；發(fā)展方向

中圖分類號(hào)：TQ314;O63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2023）06-0001-06

Research progress of fluorosilicone polymer materials

LIANG Chenxi1，ZHOU Yi2，WU Songhua1

（1.Beijing Institute of Aeronautical Materials Co.，Ltd.，Beijing 100094，China;2.AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials，Beijing 100095，China）

Abstract：Fluorosilicone polymer materials are a new class of materials formed by introducing high fluorine-containing groups into the side chains of silicone materials.On the basis of retaining the excellent performances of silicone material itself，fluorosilicone polymer materials are also proved to have the characteristic of high resistance to organic solvents of fluororubber.Thus，fluorosilicone polymer materials have gradually been studied in more depth due to their excellent high and low temperature resistance，aging resistance，fuel resistance，and high mechanical properties，meanwhile widely used in different industrial fields.The composition and classification of existing fluorosilicone polymer materials were summarized.The main components，classification basis and reaction mechanism of fluorosilicone polymer materials were briefly described.The research and development history of fluorosilicone polymer materials were reviewed.The future development direction of fluorosilicone polymer materials were predicted.

Key words：fluorosilicone polymer;new materials;research progress;direction of development

有機(jī)硅材料作為傳統(tǒng)高性能材料中非常重要的一員，其品種眾多，應(yīng)用廣泛，具有耐高低溫、耐氣候老化、耐水、電絕緣、生物相容等優(yōu)異性能[1-2]。而氟硅聚合物材料則是通過在聚硅氧烷分子結(jié)構(gòu)上引入含氟基團(tuán)而得到，其不僅保留了有機(jī)硅材料的優(yōu)異性能，還兼具氟橡膠的耐有機(jī)溶劑等特性，在高端應(yīng)用領(lǐng)域已有一定市場(chǎng)規(guī)模，廣泛應(yīng)用于航空航天、交通、化工、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑和電子電器等工業(yè)領(lǐng)域[3]。據(jù)報(bào)道，2020年全球氟硅橡膠年產(chǎn)量約為10 kt，市場(chǎng)規(guī)模約為2.14億美元[4]。此外，全球氟硅橡膠市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合年均增長(zhǎng)率高達(dá)7.4%，預(yù)計(jì)到2026年，全球市場(chǎng)規(guī)模將增至3.28億美元[5]。

1 氟硅聚合物材料的組成與分類

1.1 氟硅聚合物材料的組成

1.1.1 生膠

氟硅聚合物材料所用的生膠通常是帶有活性端基的含氟聚硅氧烷，通過具有反應(yīng)活性的基團(tuán)封端使其具備交聯(lián)能力。封端的活性基團(tuán)則主要是以羥基和乙烯基為主，也有以烷氧基等其他基團(tuán)封端的氟硅用生膠。全氟烷基聚醚作為一種新型的含氟結(jié)構(gòu)，其在耐熱性、柔順性等方面表現(xiàn)出很大優(yōu)勢(shì)，也逐漸被引入氟硅生膠中[6]。

1.1.2 交聯(lián)劑

交聯(lián)劑通常使用含有2個(gè)或2個(gè)以上的硅官能團(tuán)的硅烷或者硅氧烷，如甲基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯等。單個(gè)交聯(lián)劑分子憑借自身的多官能團(tuán)與多個(gè)生膠分子端基反應(yīng)交聯(lián)，進(jìn)而形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)[7]。不同類型的氟硅聚合物材料所使用的交聯(lián)劑也有所不同，因此不同類型的氟硅聚合物材料的特點(diǎn)也不盡相同。

1.1.3 交聯(lián)催化劑

交聯(lián)催化劑主要用于加快氟硅聚合物材料硫化過程，提高材料的工藝性能和施工性能。縮合型氟硅聚合物材料所使用的交聯(lián)催化劑主要有有機(jī)羧酸錫及其螯合物、鈦酸酯及其螯合物等，其中又以前者的催化效果更佳（如催化劑有二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫等）。而加成型氟硅聚合物材料所使用的催化劑則主要是第八族過渡金屬化合物及其絡(luò)合物，諸如鉑、鈀、鎳等。其中鉑催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性（如催化劑有氯鉑酸等）。

1.1.4 填料

填料是一類根據(jù)材料使用環(huán)境及工程應(yīng)用相關(guān)需求從而添加的一系列物質(zhì)，主要是起到提升材料相關(guān)性能（如力學(xué)性能、耐老化性能等）、調(diào)整材料工藝性能及施工性能（如交聯(lián)速度、施工難度等）的作用。根據(jù)需求不同，所使用的填料也不同。在制備氟硅聚合物材料的過程中，可以選用白炭黑、鈦白粉等作為補(bǔ)強(qiáng)填料，選用氧化鐵紅作為耐熱性填料等。

1.2 氟硅聚合物材料的分類

1.2.1 按硫化過程分類

根據(jù)硫化過程的不同，氟硅聚合物材料又分為縮合型氟硅聚合物材料和加成型氟硅聚合物材料2種。

縮合型氟硅聚合物材料主要的聚合方式是通過具有特殊反應(yīng)官能團(tuán)端基的生膠與硫化劑，通過縮合反應(yīng)脫去小分子從而達(dá)成聚合，如圖1所示[8]

反應(yīng)官能團(tuán)端基包括羥基、胺基、羧基、硅氫基、酮肟基、異氰酸酯基、硅酸酯基等。此類氟硅聚合物材料常用有機(jī)錫（常用二月桂酸二丁基錫等）或鈦酸酯作為硫化催化劑。根據(jù)縮合反應(yīng)脫去的分子種類不同，縮合型氟硅聚合物材料又可分為脫氫型氟硅聚合物材料、脫醇型氟硅聚合物材料、脫酸型氟硅聚合物材料、脫酮/肟型氟硅聚合物材料、脫氨型氟硅聚合物材料等。這類氟硅聚合物材料硫化活性強(qiáng)工藝性能好，在室溫下就能較好硫化，且硫化后可以在-55～180 ℃環(huán)境下長(zhǎng)期使用，甚至能在230 ℃環(huán)境下短期使用。同時(shí)具極強(qiáng)的耐烴類燃料、耐水等耐老化性能，對(duì)于陽(yáng)極化鋁合金、不銹鋼等基底材料具有良好的粘接性能。

在加成型氟硅聚合物材料的硫化過程中，多烯基（常見的是多乙烯基）封端的氟硅生膠對(duì)含有硅氫鍵的硫化劑進(jìn)行加成，從而形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)且交聯(lián)，如圖2所示[9]。

常用的催化劑為鉑催化劑（如氯鉑酸H2ClPt·6H2O）?？紤]到催化劑活性過強(qiáng)，需避免在儲(chǔ)存過程中因活性較高而提前硫化，加成型單組份氟硅密封劑多為低溫儲(chǔ)存高溫硫化。因此，加成型雙組分氟硅密封劑是面向室溫硫化進(jìn)行研究開發(fā)。這類密封劑的耐高低溫性能較強(qiáng)，硫化后可以在-55～180 ℃環(huán)境下長(zhǎng)期使用；同時(shí)，電性能良好，耐油性優(yōu)異（主要體現(xiàn)在被燃油侵泡后質(zhì)量損失與體積膨脹?。?。對(duì)比縮合型氟硅密封劑，加成型氟硅密封劑能夠進(jìn)行深層硫化，且在密閉環(huán)境中硫化時(shí)不會(huì)發(fā)生降解。

1.2.2 按組分分類

根據(jù)硫化前密封劑各成分所分的組分?jǐn)?shù)，氟硅聚合物材料可分為單組分氟硅聚合物材料和多組分氟硅聚合物材料。

單組分氟硅聚合物材料指的是材料的各主要成分都包裝儲(chǔ)存在一個(gè)容器當(dāng)中的氟硅聚合物材料。這類氟硅聚合物材料各組分在平時(shí)儲(chǔ)存在特定的惰性條件下，彼此不會(huì)發(fā)生反應(yīng)（或反應(yīng)速度非常緩慢）；而在適當(dāng)條件下（如特殊反應(yīng)溫度、相對(duì)較高濕度等）時(shí)，各組分快速硫化并形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。多組分氟硅聚合物材料則是按照工藝需要，將構(gòu)成材料的各組分分開進(jìn)行儲(chǔ)存。施工時(shí)再按照特定的施工環(huán)境與施工手法將氟硅聚合物材料各組分進(jìn)行均勻的混合，進(jìn)而交聯(lián)[10]。單組分氟硅聚合物材料施工工藝簡(jiǎn)單方便，但難以儲(chǔ)存（難以找到合適的環(huán)境來抑制密封劑的提前硫化）。多組分氟硅聚合物材料便于儲(chǔ)存并維持反應(yīng)活性，但其對(duì)施工條件與手法提出了一些要求。

1.2.3 按氟含量分類

參與聚合的有機(jī)硅單體的結(jié)構(gòu)種類（如支鏈?zhǔn)欠窈龋┎煌?，所制備的氟硅聚合物材料的含氟量通常也?huì)有所不同。這又可以根據(jù)氟硅聚合物材料生膠單體中含氟單體的比例對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分類。常見的氟硅聚合物材料中，含氟基團(tuán)的比例通常為30%、50%、100%等。且以其他比例混合單體所得到的氟硅聚合物材料也有相關(guān)研究[11]。

氟基團(tuán)的含量會(huì)直接影響氟硅聚合物材料的極性，從而影響其硫化特性、裝配工藝、使用性能等。含氟基團(tuán)的含量較大時(shí)，其溶劑耐受性相對(duì)更強(qiáng)，但由于側(cè)鏈含氟基團(tuán)所帶來的較大空間位阻效應(yīng)，其硫化活性相對(duì)較低，需要更高的硫化溫度或更長(zhǎng)的硫化時(shí)間才能達(dá)到所需要的硫化程度。

2 氟硅聚合物材料的發(fā)展歷程

氟硅聚合物材料最早是由Dow Corning（道康寧）公司在美國(guó)空軍部門的支持下，于20世紀(jì)50年代基于先前已經(jīng)基本成型的二甲基硅橡膠研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究開發(fā)得到的新成果。

1951年，Pierce等使用七氟戊醇作為初始反應(yīng)物，在五氧化二磷作用下脫水干燥得到烯烴，又在120～140 ℃的條件下與溴化氫進(jìn)行加成，得到溴化的七氟烷烴；然后在Grignard試劑的作用下與四氯化硅或硅酸乙酯進(jìn)行反應(yīng)，制備了多種含氟的有機(jī)化合物，為后續(xù)氟硅聚合物材料的誕生奠定了基礎(chǔ)[12]。1971年，Pierce在JACS上發(fā)表了他們的進(jìn)一步研究成果。他們使用甲基三氟丙基環(huán)三硅氧烷（D3F）的開環(huán)聚合合成了聚甲基三氟丙基硅氧烷（PMTFPS）。這是最早合成得到的三氟丙基替代甲基的有機(jī)氟硅聚合物。除此之外，他們還研究了反應(yīng)條件和封端劑的種類對(duì)產(chǎn)物分子量和端基影響。綜合測(cè)試結(jié)果說明，硫化后的氟硅橡膠適用溫域極寬，具有出色的耐油耐溶劑性能。以此為基礎(chǔ)制得的氟硅密封劑各方面性能均符合航空用飛行器的工作環(huán)境要求，因此展開了進(jìn)一步的應(yīng)用研究，并最終將其商業(yè)化[13]。

由于研究時(shí)間長(zhǎng)且航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強(qiáng)帶動(dòng)作用，國(guó)外在新型密封劑的研發(fā)上暫時(shí)處于領(lǐng)先地位，著名的研究及產(chǎn)品開發(fā)機(jī)構(gòu)有美國(guó)的PRC-Desoto（前身為PPG Aeropace，隸屬于美國(guó)PPG工業(yè)）、Minnesota Miningand Manufacturing（3M）公司、Dow Corning公司（隸屬于美國(guó)Dow Chemical公司）、ACTECH公司、Flamemaster公司、德國(guó)Chemetall公司、日本信越ShinEtsu等[14]。國(guó)內(nèi)也有許多機(jī)構(gòu)對(duì)此進(jìn)行了一些研究，如上海三愛富（前上海有機(jī)氟研究所）、上海有機(jī)所、北京化工大學(xué)、北京航空材料研究院等[15-16]。但是，由于國(guó)內(nèi)在這方面的研究起步較晚，且可供研究學(xué)習(xí)的文獻(xiàn)資料相對(duì)有限，所以國(guó)內(nèi)航空密封劑行業(yè)及相關(guān)產(chǎn)品的研究與發(fā)展都和國(guó)外有著差距。

我國(guó)20世紀(jì)60年代才在氟硅聚合物材料的研究方面取得了一些進(jìn)展。當(dāng)時(shí)由中科院化學(xué)所牽頭，開展了氟硅橡膠合成研究；隨后又與當(dāng)時(shí)的上海有機(jī)氟材料研究所進(jìn)行合作，于1966年成功制備了性能等同于美國(guó)道康寧公司相關(guān)產(chǎn)品的氟硅橡膠[17]。

此外，我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)本身的發(fā)展較為緩慢，對(duì)于各類密封劑的需求相對(duì)較低；再加上可供研究的國(guó)外產(chǎn)品品種少，且工藝剛剛起步，自制產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，又因原材料價(jià)格較高，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)氟硅聚合物材料的研究發(fā)展一度陷入泥潭。

21世紀(jì)以來，以航空工業(yè)為典型代表的重要產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)于新材料的需求也愈發(fā)強(qiáng)烈，催動(dòng)了我國(guó)相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展。為滿足航空工業(yè)的配套材料需求，國(guó)內(nèi)從業(yè)人員對(duì)國(guó)內(nèi)外氟硅聚合物材料文獻(xiàn)進(jìn)行了分析，并結(jié)合自身進(jìn)行的一些工作研究對(duì)氟硅聚合物材料的制備技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，取得了一定的進(jìn)展。目前，我國(guó)氟硅產(chǎn)業(yè)較國(guó)外先進(jìn)水平而言，仍然存在種類少、性能差、偏向于低端應(yīng)用等缺陷[18]。

3 氟硅聚合物材料的研究方向

3.1 改進(jìn)硫化過程

受產(chǎn)物結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)等多方面的影響，氟硅聚合物材料雖然具有各項(xiàng)優(yōu)秀的性能參數(shù)指標(biāo)，但是其制備與硫化工藝中都存在一定的問題。如上文提到的高氟含量氟硅聚合物材料的硫化活性問題就是一個(gè)典型代表[19]。除此之外，其他氟硅聚合物材料也有類似的問題。如何在保證性能的前提下更好的解決氟硅聚合物材料在硫化過程中的一些工藝性問題，成為了一個(gè)重要的研究方向。

有學(xué)者設(shè)計(jì)了一種新型氟硅聚合物材料的合成方法。他們利用硅羥基和硅氫的脫氫縮合封端反應(yīng)，具體如圖3所示；將原本的端羥基液體氟硅橡膠進(jìn)行烷氧基封端（主要為甲氧基、乙氧基），從而得到了三甲氧基、三乙氧基等封端的液體氟硅橡膠。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，3種不同分子量的室溫硫化（RTV）三甲氧基封端氟硅橡膠的室溫硫化均具有較高的反應(yīng)活性，即使是100%含氟量的密封劑，在同處于室溫硫化的前提下，也只需一般液體氟硅密封劑一半的時(shí)間即可達(dá)到指定的硫化程度，說明了烷氧基團(tuán)的引入有效降低了強(qiáng)極性的三氟丙基給硫化反應(yīng)帶來的屏蔽效應(yīng)。利用SEM進(jìn)行液氮脆性斷面微觀形貌分析，觀察到材料斷面相較為均一，且無明顯顆?；蚩佣?，表現(xiàn)出良好的內(nèi)聚性。除此之外，氟硅聚合物材料還表現(xiàn)出了較好的力學(xué)性能、耐熱性和耐老化性能，結(jié)果如表1所示[20]。

又有設(shè)計(jì)合成了一種新型的耐熱氧化氟硅彈性體材料，通過在體系中加入少量還原氧化石墨烯（rGO）并使用2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基）過氧己烷進(jìn)行交聯(lián)，成功制備了所需產(chǎn)品。測(cè)試結(jié)果顯示，引入rGO后的氟硅彈性體材料在斷裂伸長(zhǎng)率上略有下降，但其在230 ℃環(huán)境下處理72 h后仍能保持穩(wěn)定的力學(xué)性能，且熱重測(cè)試結(jié)果也說明引入rGO后的氟硅彈性體材料的Td顯著高于普通的氟硅彈性體材料。微量rGO能提高材料耐熱氧化性能的機(jī)理可能是rGO清除了材料側(cè)基裂解產(chǎn)生的自由基，從而阻斷了自氧化降解途徑[22]。

3.2 提升已有性能

隨著我國(guó)在材料研究應(yīng)用領(lǐng)域上進(jìn)行拓展，對(duì)氟硅聚合物材料的性能需求也隨之逐漸提升。例如，惡劣的高空環(huán)境以及燃油系統(tǒng)的進(jìn)步對(duì)氟硅密封劑的使用溫域提出了更高的要求，同時(shí)也希望氟硅聚合物材料能在日益豐富的工作環(huán)境具備更好的耐受性、耐老化性[23]。此外，力學(xué)性能指標(biāo)也是氟硅聚合物材料所必須考慮的性能。

制備了一種具有寬溫域的耐15#航空液壓油的氟硅密封劑。他們使用均聚氟硅橡膠和改性共聚氟硅橡膠進(jìn)行機(jī)械共混來達(dá)到硫化的效果，并通過控制二者混入的比例來觀察這一變量對(duì)膠料物理性能產(chǎn)生的影響。研究結(jié)果證明，改性共聚氟硅橡膠用量對(duì)膠料的力學(xué)性能（如硬度、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率和拉斷永久變形等）影響幅度不大，但這一變量對(duì)膠料的耐油性能影響較為明顯，改性共聚氟硅橡膠占比低的膠料在液壓油中浸泡后力學(xué)性能變化較小，表現(xiàn)出更好的耐油性。與此同時(shí)，改性共聚氟硅橡膠占比高的膠料則是在脆性溫度、低溫壓縮耐寒系數(shù)、低溫回縮性能上更具優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)出更好的耐高低溫性能[24]。

研究了高乙烯基硅油對(duì)氟硅聚合物性能的影響。他們?cè)诜杈酆衔锊牧现刑砑痈咭蚁┗栌蛠硎蛊鋮⑴c硫化過程，并觀察其用量對(duì)密封劑材料性能所帶來的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，高乙烯基硅油顯著增大了聚合物內(nèi)部的反應(yīng)點(diǎn)位數(shù)量，整體交聯(lián)密度增大，從而使硬度增大，斷裂伸長(zhǎng)率降低。與此同時(shí)，由于高乙烯基硅油顯著降低了氟硅密封劑材料的極性，材料耐極性溶劑（如磷酸酯液壓油）性能得到了明顯提升。雖然材料的耐熱性幾乎沒有變化，但其耐低溫性能得到了顯著提升[25]。

設(shè)計(jì)構(gòu)建了一種新的氟硅復(fù)合材料構(gòu)建策略，從而獲得具有更高力學(xué)強(qiáng)度的氟硅復(fù)合材料。利用預(yù)混在硅橡膠（SR）相中的納米SiO2的熱力學(xué)遷移，使其到達(dá)氟橡膠（FKM）與SR的界面以及FKM相中，輔助二者界面產(chǎn)生鏈纏結(jié)并形成核殼結(jié)構(gòu)，提高界面相容性，進(jìn)而提高產(chǎn)品的力學(xué)性能。經(jīng)測(cè)試，此法制得的氟硅復(fù)合材料最大抗拉強(qiáng)度為7.6 MPa，且斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到了165%，明顯高于其他方式下得到的氟硅復(fù)合材料[26]。

3.3 開發(fā)新性能

時(shí)至今日，氟硅聚合物材料的工作環(huán)境與執(zhí)行的工作任務(wù)日益豐富，不同的工作需求也就需求著不同性質(zhì)的氟硅聚合物材料。因此，許多研究人員試圖通過一些手段賦予航空用密封劑以全新的性能。如給具有隱身需求的航空航天器的密封位置配備具有吸波功能的氟硅密封劑，給某些具有密封需求的微型電子部件密封處使用具有良好導(dǎo)電性的密封劑等。

對(duì)氟硅聚合物的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究。他們利用動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)觀察并記錄氟硅聚合物材料于低頻大變形工況前提下在不同的溫度、頻率、振幅等條件下所表現(xiàn)的動(dòng)態(tài)特性，并用損耗角和動(dòng)剛度進(jìn)行表征。試驗(yàn)結(jié)果表明，受三氟丙基極性側(cè)基極性影響，氟硅密封劑耐油性能較之有機(jī)硅密封劑受到了改善的同時(shí)，其阻尼性能也得到了一定程度的提高[27]。

通過往氟硅橡膠體系中引入石墨烯納米片（GNPs）、鈦酸鋇納米顆粒（BT），提高了氟硅橡膠體系的介電性能和力學(xué)性能。通過共球磨對(duì)石墨烯和鈦酸鋇顆粒進(jìn)行處理，得到GNPs和BT，隨后將其引入氟硅橡膠體系。介電性能測(cè)試結(jié)果表明，制得的材料在100 Hz時(shí)的介電常數(shù)為14.54，介電損耗角正切為0.016，可通過控制納米顆粒的份數(shù)使材料介電損耗角正切保持在10-2及其以下量級(jí)。此外，材料的力學(xué)性能也得到提升，拉伸強(qiáng)度為1.9 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為332.12%。這項(xiàng)工作為介電彈性體材料提供了一種簡(jiǎn)便的新思路，在電子領(lǐng)域具有廣闊發(fā)展前景[28]。

4 氟硅聚合物材料的展望

4.1 特殊功能基團(tuán)的引入

氟硅聚合物材料主鏈的主體結(jié)構(gòu)相對(duì)單一（為硅氧鍵Si—O），這在某種程度上也限制了材料性能的進(jìn)一步提升，因此通過其他功能基團(tuán)的引入，可以對(duì)材料的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而進(jìn)一步提高材料的性能。例如將聚半硅氧烷結(jié)構(gòu)（POSS）結(jié)構(gòu)引入氟硅聚合物材料，能顯著提高分子的耐高溫性能[29]。

4.2 化學(xué)反應(yīng)類填料的研究與使用

氟硅聚合物材料的制備大多是使用物理類填料（如碳酸鈣、白炭黑等）。物理類填料往往難以均勻分散而出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，進(jìn)而影響材料性能[30]。通過對(duì)常用的物理類填料表面進(jìn)行化學(xué)性修飾，即在填料表面引入能與其他組分發(fā)生反應(yīng)的基團(tuán)（如乙烯基、巰基等），使填料與其他組分因化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)鍵，進(jìn)而使填料分布均勻，有利于材料整體性能的提升。

4.3 結(jié)合其他材料進(jìn)行應(yīng)用

綜合來看，目前市場(chǎng)上的氟硅聚合物材料應(yīng)用產(chǎn)品主要分為以下幾大種類：氟硅彈性體、氟硅消泡劑、氟硅膠粘劑和密封劑、氟硅涂料等，基本都是單一體系，適當(dāng)引入一些其他材料體系有利于材料間性能的互補(bǔ)，進(jìn)而提升綜合性能。例如，將納米聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂與氟硅聚合物材料混合制備，能得到具有高效防冰性能的涂層材料[31]。

5 結(jié)語(yǔ)

本文概括了氟硅聚合物材料的組成分類以及當(dāng)前主要的研究方向等。綜合來看，氟硅聚合物材料種類豐富，應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，可基于性能需求進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，具有較好的可設(shè)計(jì)性與工程應(yīng)用性，發(fā)展前景可觀。

【參考文獻(xiàn)】

［1］郭巖峰.苯乙烯／硅氧烷嵌段共聚物的合成及應(yīng)用[D].北京： 北京化工大學(xué)，2021.

[2］范劍鋒.（含氟）有機(jī)硅熱塑性彈性體的制備與研究[D].廣州： 華南理工大學(xué)，2021.

[3］馬開維，鮑傳磊，章諫正，等.硅烷偶聯(lián)劑對(duì)脫氫型氟硅密封劑性能的影響[J].粘接，2018，39（9）：39-41.

[4］秦培山，趙志恒，漆剛，等.硅橡膠及氟硅橡膠的研發(fā)現(xiàn)狀[J].有機(jī)硅材料，2022，36（1）：74-78.

[5］張驍.氟硅橡膠時(shí)長(zhǎng)持續(xù)快增[N].中國(guó)化工報(bào)，2018-09-13（2）.

[6］BOUHARRAS F E，RAIHANE M，AMEDURI B，et al.Recent progress on core-shell structured BaTiO3@polymer/fluorinated polymers nanocomposites for high energy storage： Synthesis，dielectric properties and applications[J].Progress in Materials Science，2020，113：100670-100670.

[7］楊震，李玉潔，趙景鐸，等.透明有機(jī)硅材料在涂層與粘膠方面的應(yīng)用[J].粘接，2022，49（1）： 30-34.

[8］楊瀟坷.端硅氫活性氟硅橡膠的制取及基本性能的研究[D].北京： 北京化工大學(xué)，2009.

[9］于鵬飛.加成型液體氟硅橡膠的制備及性能研究[D].濟(jì)南： 山東大學(xué)，2021.

[10］胡韻朗.陽(yáng)離子光聚合型氟硅單體的設(shè)計(jì)、合成及其性能研究[D].北京： 北京化工大學(xué)，2022.

[11］李英妮.氟硅樹脂涂料的研制與評(píng)價(jià)[D].濟(jì)南： 濟(jì)南大學(xué)，2013.

[12］PIERCE O R，MCBEE E T，CLINE R E.The synthesis of fluorine-containing organosilanes[J].Journal of the American Chemical Society，1953，75（22）： 5618-5620.

[13］PIERCE O R，KIM Y K.Fluorosilicones as high temperature elastomers[J].Rubber Chemistry and Technology，1971，44（5）：1350-1362.

[14］劉杰，丁英萍，崔秀麗，等.國(guó)內(nèi)氟硅橡膠的研究進(jìn)展[J].彈性體，2006，16（2）：46-50.

[15］朱艷艷，邵珺，葉紅富，等.三氟丙基甲基二甲氧基硅烷在氟硅橡膠中的應(yīng)用[J].有機(jī)硅材料，2021，35（6）： 45-49.

[16］陳天運(yùn)，趙文斌，吳松華.脫酸型氟硅密封劑耐溫耐油性能的研究[J].粘接，2019，40（6）：5-8.

[17］高元峰，梁晨曦，鮑傳磊，等.耐高溫脫醇型單組分氟硅密封劑及其粘接底涂的研制[J].粘接，2022（4）：1-4.

[18］李宏乾.航天工程期待氟硅技術(shù)突破[J].粘接，2011，32（10）：31-31.

[19］張猛.新型氟硅聚合物設(shè)計(jì)合成及硫化性能研究[D].北京：北京化工大學(xué)，2021.

[20］唐斌，吳松華，劉剛.氟硅生膠中甲基三氟丙基含量對(duì)密封劑性能的影響[J].粘接，2013（6）：34-37.

[21］朱艷艷.含有機(jī)氟硅結(jié)構(gòu)單元彈性體的制備及性能研究[D].大連： 大連理工大學(xué)，2021.

[22］YOU YANG，ZHENG AN-NA，WE DAFU，et al.Small addition of reduced graphene oxide to protectfluorosilicone rubber from thermal oxidative degradation[J].Polymer for advanced technologies，2022，33（7）： 3718-3727.

[23］Jae I S，Chung S L，Ji Y J，et al.Optimization and characterization of the FLSR manufacturing process using quaternary ammonium silanolate as an initiator for synthesizing fluorosilicone[J].Polymers，2022，14（24）： 5502-5502.

[24］雷海軍，張?bào)K忠，宮文峰，等.寬溫域15#航空液壓油氟硅橡膠性能的研究[J].橡膠科技，2022，20（3）： 122-125.

[25］張敏，楊進(jìn)帥，何麟，等.高乙烯基硅油對(duì)氟硅橡膠性能的影響[J].特種橡膠制品，2022，43（3）： 1-4.

[26］FAN J F，GONG Z，CHEN Y K，et al.Design of strong fluorosilicone composites via thermodynamic and kinetic regulation of SiO2[J].Composites Communications，2022，35：101273-101273.

[27］黃艷華，薛磊，姚光洋，等.氟硅橡膠的動(dòng)態(tài)特性研究[J].有機(jī)硅材料，2021，35（4）： 7-10.

[28］TAN C B，ZHOU Y，LI J H，et al.Graphene nanoplatelets/barium titanate hybrid nanoparticles via ball milling for enhanced dielectric and mechanical properties of fluorosilicone rubber composites [J].Ceramics International，2023，49（6）： 9017-9025.

[29］CHEN D Z，YI S P，F(xiàn)ANG P F，et al.Synthesis and characterization of novel room temperature vulcanized （RTV） silicone rubbers using octa[（trimethoxysilyl）ethyl]-POSS as cross-linker[J].Reactive and Functional Polymers，2011，71（4）：502-511.

[30］SO J I，LEE C S，KIM B S，JEONG H W，et al.Improvement of heat resistance of fluorosilicone rubber employing vinyl-functionalized poss as a chemical crosslinking agent[J].Polymers，2023，15： 1300-1300.

[31］FAN L，LI B，WANG Y，et al.Superhydrophobicepoxy/fluoro-silicone/PTFE coatings preparedby one-step spraying for enhanced anti-icing performance[J].Coating，2023，13： 569-569.

收稿日期：2023-01-03；修回日期：2023-05-06

作者簡(jiǎn)介：梁晨曦（1996-），男，碩士，主要從事航空密封劑領(lǐng)域研究；E-mail：xixiliang96@163.com。

引文格式：梁晨曦，周 意，吳松華.氟硅聚合物材料的研究進(jìn)展[J].粘接，2023，50（6）：1-6.