耐高温橡胶制品的配方设计

1. 生胶选择

生胶是橡胶制品的基础材料，其种类和性能对橡胶制品的耐高温性有重要影响。根据橡胶的耐热性能，可以将生胶分为普通橡胶和耐热橡胶两大类。普通橡胶如天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）等，其耐热性较差，一般只能在较低温度下使用。而耐热橡胶如氟橡胶（FKM）、硅橡胶（MVQ）、乙丙橡胶（EPDM）等，则具有较高的耐热性能，可以在较高温度下使用。

1.1 氟橡胶（FKM）

氟橡胶是一种具有优异耐高温性能的橡胶，其主链上含有氟原子，使得分子链的键能较高，热稳定性好。氟橡胶可以在-25℃至250℃的宽温度范围内使用，且具有良好的耐油、耐溶剂、耐酸碱等性能。因此，氟橡胶被广泛应用于航空、航天、汽车、石油等领域。

1.2 硅橡胶（MVQ）

硅橡胶是一种主链为硅氧键的橡胶，其热稳定性好，可以在-60℃至250℃的宽温度范围内使用。硅橡胶还具有良好的耐候性、耐臭氧性、电绝缘性等性能，被广泛应用于电子、电气、医疗等领域。

1.3 乙丙橡胶（EPDM）

乙丙橡胶是一种由乙烯和丙烯共聚而成的橡胶，其主链为饱和的碳碳键，使得分子链的热稳定性较好。乙丙橡胶可以在-50℃至150℃的温度范围内使用，且具有良好的耐老化性、耐臭氧性、耐候性等性能。乙丙橡胶被广泛应用于汽车、建筑、电线电缆等领域。

2. 硫化体系

硫化体系是橡胶配方中的重要组成部分，其种类和用量对橡胶制品的耐高温性有重要影响。硫化体系的选择应根据生胶的种类、制品的使用条件等因素进行综合考虑。

2.1 硫黄硫化体系

硫黄硫化体系是最常用的硫化体系之一，其硫化胶具有良好的物理机械性能。然而，硫黄硫化胶在高温下易发生热氧老化，导致性能下降。因此，在高温下使用的橡胶制品应尽量避免使用硫黄硫化体系。

2.2 过氧化物硫化体系

过氧化物硫化体系是一种无硫硫化体系，其硫化胶具有优异的耐高温性能。过氧化物硫化体系在硫化过程中产生的交联键为碳碳键，键能较高，热稳定性好。因此，过氧化物硫化体系被广泛应用于高温下使用的橡胶制品中。

2.3 树脂硫化体系

树脂硫化体系是一种新型的硫化体系，其硫化胶具有良好的耐高温性能和耐老化性能。树脂硫化体系在硫化过程中产生的交联键为醚键或酯键，键能较高，热稳定性好。此外，树脂硫化体系还可以改善橡胶制品的加工性能和物理机械性能。

3. 防护体系

防护体系是橡胶配方中的重要组成部分，其主要作用是防止橡胶制品在贮存和使用过程中受到氧化、热老化等因素的影响而发生性能劣化。常用的防护体系包括抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂等。

3.1 抗氧剂

抗氧剂是一种能够捕捉橡胶制品在贮存和使用过程中产生的自由基，从而防止橡胶制品发生氧化老化的物质。常用的抗氧剂包括酚类抗氧剂、胺类抗氧剂等。在高温下使用的橡胶制品应选用耐高温性能好的抗氧剂，如受阻酚类抗氧剂、芳香胺类抗氧剂等。

3.2 光稳定剂

光稳定剂是一种能够吸收或反射紫外线，从而防止橡胶制品受到紫外线辐射而发生老化的物质。常用的光稳定剂包括紫外线吸收剂、受阻胺类光稳定剂等。在高温下使用的橡胶制品应选用耐高温性能好的光稳定剂，如受阻胺类光稳定剂等。

3.3 热稳定剂

热稳定剂是一种能够吸收或反射热能，从而防止橡胶制品受到热能影响而发生老化的物质。常用的热稳定剂包括金属盐类热稳定剂、有机锡类热稳定剂等。在高温下使用的橡胶制品应选用耐高温性能好的热稳定剂，如有机锡类热稳定剂等。

4. 填料

填料是橡胶配方中的重要组成部分，其种类和用量对橡胶制品的耐高温性有重要影响。填料可以填充橡胶分子链之间的空隙，提高橡胶制品的致密性和硬度；同时还可以改善橡胶制品的加工性能和物理机械性能。

4.1 炭黑

炭黑是一种常用的橡胶填料，其具有良好的补强效果和耐磨性能。然而，炭黑在高温下易发生热氧老化，导致橡胶制品性能下降。因此，在高温下使用的橡胶制品应尽量减少炭黑的用量或选用耐高温性能好的炭黑品种。

4.2 白炭黑

白炭黑是一种具有良好补强效果和耐热性能的橡胶填料。白炭黑可以与橡胶分子链形成氢键或化学键结合，从而提高橡胶制品的耐热性能和物理机械性能。在高温下使用的橡胶制品可以适量增加白炭黑的用量以提高其耐高温性能。

4.3 纳米填料

纳米填料是一种新型的橡胶填料，其粒径小、比表面积大、表面能高，可以与橡胶分子链形成强烈的相互作用力，从而提高橡胶制品的耐热性能和物理机械性能。常用的纳米填料包括纳米二氧化硅、纳米碳酸钙等。在高温下使用的橡胶制品可以适量增加纳米填料的用量以提高其耐高温性能。

5. 增塑剂

增塑剂是橡胶配方中的重要组成部分，其主要作用是改善橡胶制品的加工性能和物理机械性能。然而，一些常用的增塑剂在高温下易发生挥发或迁移导致橡胶制品性能下降。因此，在高温下使用的橡胶制品应选用耐高温性能好的增塑剂。乙丙选择耐高温高闪点的石蜡油。

5.1 酯类增塑剂

酯类增塑剂是一种常用的橡胶增塑剂，其具有良好的相容性和加工性能。然而，酯类增塑剂在高温下易发生挥发或迁移导致橡胶制品性能下降。因此，在高温下使用的橡胶制品应尽量减少酯类增塑剂的用量或选用耐高温性能好的酯类增塑剂品种。

5.2 醚类增塑剂

醚类增塑剂是一种具有良好耐高温性能的橡胶增塑剂。醚类增塑剂在高温下不易挥发或迁移且能够保持较好的相容性和加工性能。因此，在高温下使用的橡胶制品可以适量增加醚类增塑剂的用量以提高其耐高温性能。