Page 129 - 《橡塑技术与装备》2025年4期

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有加热。只有经过这样的处理，聚合物材料才可用于 最后，离子液体由于阳离子和阴离子之间的强离
太空。 子键而具有极低的蒸气压，因此可被视为火星橡胶中
有鉴于此，在火星上使用橡胶需要特殊的设计， 的潜在油剂。离子液体是最近才引入橡胶化合物的添
这不仅是因为要在完全真空的情况下在火星上进行长 加剂。然而，由于其化学结构包括极性（离子）和非
达 6 个月的旅行，还因为火星表面的低压也可能引发 极性（碳氢化合物）部分，它们已被证明是填充剂的
挥发性成分的放气。与其他高分子材料相比，橡胶化 有效耦合剂。此外，根据其化学结构，它们还会影响
合物含有大量的油，用于改善补强填料和其他一些添 橡胶硫化动力学。更有利的是，由于分子量低，它们
加剂的结合。而补强填料是为橡胶提供令人满意的机 似乎不会增加橡胶化合物的 T g 。与液态橡胶和树脂相
械和动态性能所必需的。这些油相对易挥发，因此在 比，它们的蒸汽压很低，粘度也较低，因此很有希望
太空旅行或在火星上使用橡胶时可能会释放气体。然 取代火星橡胶化合物中的油。
而，如果不添加油，就不可能在橡胶化合物中加入大
量的补强填料。因此，有必要找到一种合适的油类替 4 总结
代品，既能加入填料，又不会造成放气威胁。 本文讨论了为火星应用开发橡胶的细节。火星的
树脂是目前研究的可在橡胶配方中替代油的主要 外星气候要求在橡胶设计中采用自下而上的方法，以
添加剂类型之一。树脂的使用带来了许多可改善橡胶 开发出能够承受火星条件的高性能橡胶。由于日温差
性能的有利特性，如提高拉伸模量或增强橡胶与填料 较大，因此需要使用具有高原橡胶动态特性的橡胶，
的相互作用。从本质上讲，树脂的聚合物结构并不易 其温差范围可达 100 K。到达火星表面的太阳和银河
挥发。然而，由于树脂的 T g 较高，且与橡胶大分子的 辐射剂量很大，因此必须提高橡胶的抗辐射能力。本
混溶性相对较好，因此添加树脂会导致橡胶化合物的 文的主要重点是讨论橡胶分子结晶的影响及其可能的
总 T g 增加。从火星应用的角度来看，这是一种负面影 弊端缓解，以及寻找防止橡胶化合物放气的潜在油替
响，可能会对树脂在未来火星橡胶中的潜在使用产生 代品。前一个主题对于橡胶在火星上的密封应用至关
决定性影响。 重要，因为结晶会导致材料收缩和变硬，从而影响其
液态橡胶是其他类型的添加剂，可用作油的替代 密封性能。
品，其化学性质与橡胶大分子相似，只是分子量低得 根据 BR-VMQ 共混胶的实例证明，在具有相分
多。当液体橡胶用作高分子量类似物的添加剂时，会 离的橡胶混合物中使用增强过滤剂可减少 / 消除分散
表现出所需的热力学混溶性，并可作为加工助剂，支 硅橡胶的结晶。尽管如此，在非密封应用中，使用会
持填料的加入并改变橡胶化合物的各种性能。如果液 结晶的橡胶仍然大有可为。在前往火星的太空旅程中，
体橡胶中的分子结构与高分子量橡胶中的分子结构相 放气是一个重要的材料特征，释放出的挥发性物质可
似，则添加液体橡胶不会改变橡胶复合物的 T g 值。 能会吸附在重要的传感器上，干扰其工作，导致危险
此外，还有各种类型的液体橡胶可供选择，通常 情况的发生，同时也会对橡胶的性能产生负面影响。
包括化学改性等级（通常是端链硅烷化、羟基化或主 根据文献资料，本文讨论了在橡胶配方中替代挥
链马来化，以提供更亲水的化学结构），可定制橡胶的 发油的三种可行替代品 ：树脂、液体橡胶或离子液体。
特性 ；例如，通过改善极性填料的分散性，否则极性 在这些替代品中，离子液体似乎最有前途，但在橡胶
填料将与橡胶基体不相容。与目前使用的油相比，液 技术领域的研究却最少。基于这些有前景的结果和未
体橡胶的唯一缺点是粘度较高，因此在支持填料加入 来研究的巨大潜力，将参照红 4 火星项目进一步开发
方面效果较差。 和研究 BR/VMQ 共混胶。

Current view on rubber development for Mars rover

Zhang Yu, Compiler

(National Machinery Information Center of Rubber &Plastics,Beijing 100143, China)

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年