科学揭秘！极端低温“-55℃”时，硅酮密封胶性能如何变化？

硅酮密封胶所用的主体聚合物是聚二甲基硅氧烷，分子链由Si-O-Si键组成，键能比组成普通橡胶的C-C键要大很多，高于紫外线的能量，因此硅酮密封胶具备优异的耐紫外老化和各种气候老化的特性。同时主体聚合物聚二甲基硅氧烷具有分子链的高度柔顺性和低的分子间作用力，导致聚二甲基硅氧烷玻璃化温度(Tg)为-125℃，因此硅酮密封胶具有很好的耐寒性;在-50℃~150℃较宽的温度范围内，不仅能保持良好的弹性，机械性能也无明显变化，具有良好的耐高低温性能。

因为上述特点，硅酮密封胶在建筑行业已得到广泛应用，是幕墙门窗行业首选的粘结密封材料。根据用途分类可用作隐框幕墙的结构密封胶，幕墙接缝密封的硅酮耐候密封胶、门窗接缝密封胶和中空玻璃二道密封胶。同时在工业应用领域和交通运输领域，也得到了广泛应用。

本篇文将展示试样A和试样B在-55℃低温条件下力学性能的差异，结合DSC分析，推断硅酮密封胶在玻璃化温度之上存在部分结晶，结晶温度(Tc)远高于玻璃化温度(Tg)，结晶行为对结晶温度以下的硅酮密封胶的弹性力学特性有明显影响。下面展示数据：

1.试样A和试样B的DSC分析

针对试样A和试样B在-55℃低温条件下力学性能的差异，分别对试样A和试样B进行了DSC分析。

图1 试样A的DSC分析测试结果

图2 试样B的DSC分析测试结果

图1为试样A的DSC分析测试结果，试样A玻璃化温度Tg在-101℃左右;图2为试样B的DSC分析测试结果，试样B玻璃化温度Tg在-120℃左右。聚二甲基硅氧烷的玻璃化温度为-125℃;硅酮结构胶因主体聚合物特点Tg很低，实际使用温度都是在远高于Tg以上，因玻璃化温度Tg很低使得硅酮结构胶具备优异的耐低温性能。

分析试样A的DSC测试结果，-40.6℃处出现明显吸热峰，与之对比的试样B的DSC测试结果，-43.8℃处出现明显吸热峰，经分析认为是结晶峰(Tc)。聚二甲基硅氧烷因分子链的规整性好，在Tc以下温度时极可能会有结晶或部分结晶，分子链结晶会影响到其性能。

2.试样A和试样B低温下拉伸粘结性差异原因分析

影响橡胶耐寒性的两个重要过程是玻璃化转变和结晶转变。硅橡胶硫化胶的耐寒性与玻璃化过程和结晶过程有关。二甲基硅橡胶硫化胶在-50℃下放置后，由于强烈结晶而失去弹性，因此在低温下的长时间工作能力受到限制。

结合DSC分析测试结果，可以认为，试样A和试样B拉伸粘结性应力-应变曲线在低温-50℃条件下最大强度和模量与23℃条件下对比有明显升高，极可能受到分子链部分结晶影响。尤其是试样A在拉伸粘结性测试中在伸长率至40%附近时，应力-应变曲线模量出现转折点，可以认为，-50℃在结晶温度Tc以下，试样A分子链出现的部分结晶行为对拉伸粘结性应力-应变曲线有一定影响，使得拉伸曲线一定程度表现出部分结晶聚合物的应力-应变曲线特点。

试样A和试样B拉伸粘结性应力-应变曲线在低温-55℃条件下最大强度和模量与23℃条件下对比有明显升高，尤其是试样A在-55℃条件下已完全失去其橡胶的弹性力学特性，-55℃在结晶温度Tc以下，试样A分子链可认为已出现强烈结晶，使得拉伸曲线表现出结晶聚合物的应力-应变曲线特点。试样B在低温-55℃极可能已出现部分结晶，但未因部分结晶而完全失去其橡胶的弹性力学特性。

结论

1.根据DSC分析结果，可认为硅酮密封胶在玻璃化温度之上存在部分结晶，结晶温度(Tc)远高于玻璃化温度(Tg)，结晶温度更影响其低温下的使用。

2.不同的硅酮密封胶在低温下的拉伸粘结性存在差异，低温应用中应考虑到最低极限使用温度，选择合适的产品。

来源：白云化工