Page 37 - 《橡塑智造与节能环保》2025年4期

综述与专论

这不仅是因为要在完全真空的情况下在火星上进行长 的潜在油剂。离子液体是最近才引入橡胶化合物的添
达6个月的旅行，还因为火星表面的低压也可能引发 加剂。然而，由于其化学结构包括极性（离子）和非
挥发性成分的放气。与其他高分子材料相比，橡胶化 极性（碳氢化合物）部分，它们已被证明是填充剂的
合物含有大量的油，用于改善补强填料和其他一些添 有效耦合剂。此外，根据其化学结构，它们还会影响
加剂的结合。而补强填料是为橡胶提供令人满意的机 橡胶硫化动力学。更有利的是，由于分子量低，它们
械和动态性能所必需的。这些油相对易挥发，因此在 似乎不会增加橡胶化合物的Tg。与液态橡胶和树脂相
太空旅行或在火星上使用橡胶时可能会释放气体。然 比，它们的蒸汽压很低，粘度也较低，因此很有希望

而，如果不添加油，就不可能在橡胶化合物中加入大 取代火星橡胶化合物中的油。
量的补强填料。因此，有必要找到一种合适的油类替
代品，既能加入填料，又不会造成放气威胁。 4 总结
树脂是目前研究的可在橡胶配方中替代油的主要 本文讨论了为火星应用开发橡胶的细节。火星的
添加剂类型之一。树脂的使用带来了许多可改善橡胶 外星气候要求在橡胶设计中采用自下而上的方法，以
性能的有利特性，如提高拉伸模量或增强橡胶与填料 开发出能够承受火星条件的高性能橡胶。由于日温差
的相互作用。从本质上讲，树脂的聚合物结构并不易 较大，因此需要使用具有高原橡胶动态特性的橡胶，
挥发。然而，由于树脂的Tg较高，且与橡胶大分子的 其温差范围可达100 K。到达火星表面的太阳和银河辐

混溶性相对较好，因此添加树脂会导致橡胶化合物的 射剂量很大，因此必须提高橡胶的抗辐射能力。本文
总T g 增加。从火星应用的角度来看，这是一种负面影 的主要重点是讨论橡胶分子结晶的影响及其可能的弊
响，可能会对树脂在未来火星橡胶中的潜在使用产生 端缓解，以及寻找防止橡胶化合物放气的潜在油替代
决定性影响。 品。前一个主题对于橡胶在火星上的密封应用至关重
液态橡胶是其他类型的添加剂，可用作油的替代 要，因为结晶会导致材料收缩和变硬，从而影响其密
品，其化学性质与橡胶大分子相似，只是分子量低得 封性能。
多。当液体橡胶用作高分子量类似物的添加剂时，会 根据BR-VMQ共混胶的实例证明，在具有相分离
表现出所需的热力学混溶性，并可作为加工助剂，支 的橡胶混合物中使用增强过滤剂可减少/消除分散硅橡

持填料的加入并改变橡胶化合物的各种性能。如果液 胶的结晶。尽管如此，在非密封应用中，使用会结晶
体橡胶中的分子结构与高分子量橡胶中的分子结构相 的橡胶仍然大有可为。在前往火星的太空旅程中，放
似，则添加液体橡胶不会改变橡胶复合物的Tg值。 气是一个重要的材料特征，释放出的挥发性物质可能
此外，还有各种类型的液体橡胶可供选择，通常 会吸附在重要的传感器上，干扰其工作，导致危险情
包括化学改性等级（通常是端链硅烷化、羟基化或主 况的发生，同时也会对橡胶的性能产生负面影响。
链马来化，以提供更亲水的化学结构），可定制橡胶 根据文献资料，本文讨论了在橡胶配方中替代
的特性；例如，通过改善极性填料的分散性，否则极 挥发油的三种可行替代品：树脂、液体橡胶或离子液
性填料将与橡胶基体不相容。与目前使用的油相比， 体。在这些替代品中，离子液体似乎最有前途，但在

液体橡胶的唯一缺点是粘度较高，因此在支持填料加 橡胶技术领域的研究却最少。基于这些有前景的结果
入方面效果较差。 和未来研究的巨大潜力，将参照红4火星项目进一步开
最后，离子液体由于阳离子和阴离子之间的强离 发和研究BR/VMQ共混胶。
子键而具有极低的蒸气压，因此可被视为火星橡胶中

2025年 第4期 总第568期 9