飞机在高空中高速飞行和降落过程中，需要承受上百摄氏度的温差，这对于密封件来说是个巨大的考验。硅橡胶具有优异的耐高低温性能和耐候性能，被广泛应用于航空航天领域。针对起落架舱门的密封件，本文选用硅橡胶作为基体胶，保证其耐高低温性能，通过配方优化，制备高撕裂强度硅橡胶，同时结合有限元对制备的高撕裂硅橡胶进行寿命预测。
为了制备出性能稳定的制品，首先对生胶性的分子量及分子量分布、生胶的耐寒性、热稳定性进行表征，以期能对建立完善的硅橡胶生胶表征体系，对制备出性能稳定的硅橡胶制品提供技术支撑。
一、实践出真知
在制备高撕裂强度硅橡胶过程中，研究了乙烯基含量0.08%和0.22%硅橡胶并用比对硅橡胶性能的影响，发现随着并用胶中乙烯基含量增大，硅橡胶的t90呈减小趋势，硫化胶的交联密度增大，拉伸强度和断裂伸长率逐渐降低，撕裂强度呈降低趋势。
此外通过正交实验设计，研究了硫化剂DBPMH、白炭黑、含氢硅油三个因素及其水平数对硅橡胶力学性能的影响，发现含氢硅油对硅橡胶撕裂强度影响最大。
在此基础上，通过选用乙烯基含量为0.04%、0.05%和0.08%的生胶，并分别添加3phr含氢硅油，发现含氢硅油可以显著提高硅橡胶的撕裂强度，乙烯基含量0.08%的硅橡胶，撕裂强度达到了45kN/m。
同时含氢硅油可以提高硫化胶的硬度、撕裂强度和断裂伸长率，但是硫化胶的拉伸强度降低。最后选用乙烯基含量0.08%的硅橡胶，研究含氢硅油用量对硅橡胶性能的影响，发现加入1.5phr含氢硅油的G2胶料综合性能最好，拉伸强度可达10.41MPa，断裂伸长率为%，撕裂强度达到了49kN/m，同时有较好的耐低温性能。
基于橡胶材料疲劳裂纹扩展理论，对制备出的高撕裂强度硅橡胶进行疲劳寿命预测，发现G2的疲劳寿命最大，达到了.4万次，是制备出的高撕裂强度硅橡胶中抗疲劳裂纹扩展最为优异的。
自年以来，道康宁公司（DowCorningCorporation）和美国通用电力公司首次工业化生产有机氯硅烷后，硅橡胶开始蓬勃发展。年气相法白炭黑的成功研制，这为以后硅橡胶的应用奠定基础。年开始人们将乙烯基引入橡胶材料，这开启了硅橡胶的抗拉强度的发展历程。
年，Fischer,Chaffee和Flegel等人从研究和开发新材料角度，将苯基甲基硅氧烷和二苯基硅氧烷作为基体，制备抗辐射弹性体。他们发现，引入苯基后，聚硅氧烷的抗辐射性能大大增强，这为以后抗辐射硅橡胶指明了发展方向。
DowCorning公司于年开发出商用氟硅橡胶，直到年另外两家能够商业化生产氟硅橡胶的企业才出现，他们分别是通用电气公司和日本的新越。年，道康宁公司通过引入硅橡胶复合系统（SCS），在硅橡胶领域取得了重大进展。
SCS包括了一种新的市场营销和技术进步，使基础生产商、制造商和最终用户受益。基础生产者受益于规模经济，从而降低了材料成本，加快了交货速度。它为制造商提供了复合的灵活性，使他能够通过混合基础材料和使用各种添加剂和改性剂开发出专有的硅树脂弹性体。
硅橡胶价格已降低了75%之多，使终端用户受益。此后硅橡胶的发展速度更加迅猛，到了年，我国的硅橡胶年产量已经达到了十几万吨，这其中80%以上为热硫化硅橡胶。
二、硅橡胶硫化剂
所有种类的硅橡胶，在不添加配合剂的情况下强度都较低，不具备实际使用价值，更加无法发挥密封作用。因此硅橡胶的应用领域中，对硅橡胶补强的研究至关重要。硅橡胶的补强一般都是通过添加补强填料，白炭黑是其中补强效果最好、应用最为广泛的补强填料，尤其是气相法白炭黑是目前为止硅橡胶最好的补强填料。
此外还有一些新型的补强填料正在被开发出来，这都会极大地促进硅橡胶行业的发展。现如今有机硅行业的产品发展速度较快，种类也较为繁多，可大致分为硅油及其衍生物、硅橡胶、官能有机硅烷、硅树脂四类。
我国对硅橡胶的命名方法通常是用英文字母和数字的组合来进行的，通常以字母来表示硅橡胶的具体成分，字母后面的第一位数字则代表硅橡胶的硫化温度。
目前硅橡胶产品已经应用于许多的领域，从其优异的性能可以看出，随着经济的迅速发展，逐渐会占据较大的市场，而且会逐渐代替其他材料，成为主要的合成材料。
相对于发达国家，我国的硅橡胶产业起步晚，发展相对缓慢，硅橡胶产品的应用范围尚未有西方发达国家的范围更广。但是近年来，我国的硅橡胶产品正在快速发展，由硅橡胶原料到硅橡胶产品，越来越多的国内企业诞生，形成了一定的硅橡胶产业链。
硅橡胶过滤膜具有更好地透气性和蒸汽渗透性，与一般有机橡胶或者塑料薄膜相比更具选择性。富氧系统中气体和水的分离膜是硅橡胶薄膜当前正在研究的应用。
普通二甲基硅橡胶、甲基乙烯硅橡胶耐辐射性能与普通有机橡胶相差不大，但是甲基苯基硅橡胶在硅烷分子侧链引入了苯基基团，具有优异的抗辐射性能，通常用于制造核电厂使用的电缆和连接器。
硅橡胶可通过多种方式进行硫化，如有机过氧化物、无机化合物、射线辐射等，其中有机过氧化物在常温下性能稳定，只有在高温下才会分解的特点，最为常用。过氧化物在高温下会产生游离基，通过夺取硅橡胶分子链上的甲基，使橡胶分子链变成游离基，从而促进橡胶分子链之间相互交联，生成交联键。
过氧化物一般需要进行二次硫化，一方面可以完善交联网络，另一方面可以去除多余的过氧化物，提高制品稳定性。主要有过氧化苯甲酰（BP）、过氧化二异丙苯（DCP）、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧基）己烷（DBPMH）等。BP是硅橡胶通用型硫化剂，是模压薄制品常用的硫化剂，具有硫化时间段，生产效率高的特点，但是易焦烧，适用于热空气连续硫化。
DCP是乙烯基常用的硫化剂，焦烧期长，制品在高温下性能稳定，分解产生的气体污染较小，填料可以有多种选择。根据硅橡胶中乙烯基含量的不同，需要添加合适的DCP，否则对硅橡胶性能会产生不利影响。
DBPMH是乙烯基专用硫化剂，一般添加0.5-1phr左右，硫化温度一般为℃，常温下较稳定，但是升高温度后，分解产物的挥发性大大提高，因此其二段硫化的时间相对较短。
硅橡胶硫化剂用量并不固定，受多方面因素影响，如：生胶、填料、加工工艺等。通常情况下，硫化剂用量以能达到所需交联度为宜，不宜过多。但是实际加工工程中都会放入过量的硫化剂，这是因为要考虑加工、贮存等方面的损耗。
由于硅橡胶分子链之间的作用力相对较弱，未添加补强填料的硅橡胶基本没有实用价值，因此无论是室温硫化硅橡胶还是高温硫化硅橡胶都会按照实际使用要求，在体系内加入不同份数的填料。
根据加入到硅橡胶中的作用不同，填料一般可以分为补强填料和增量填料两类。顾名思义，补强填料的加入，一般起到提高硅橡胶特定性能的目的，如加入白炭黑以提高其力学性能，加入石墨烯等导电填料以提高其导电性等。
增量填料一般不起到补强作用，加入硅橡胶中只是为了增加体积，以达到降低生产成本的目的。此类填料选择的前提是对硅橡胶性能影响较小，此类填料有高岭土、硅藻土、碳酸钙等。
三、多更换
尽管硅橡胶的耐热性优于传统橡胶，但是仍不能满足在一些特殊条件下使用，因此需要进一步提高硅橡胶的耐热性能，添加耐热剂可以明显增强硅橡胶的耐热性能。常用的耐热添加剂有三氧化二铁（Fe2O3）和氧化铈（CeO2）等，在硅橡胶中加入耐热助剂护，可以有效抑制聚硅氧烷侧链的氧化降解，以提高硅橡胶的耐热性。
但是一般的金属氧化物在硅橡胶中不易分散，导致对耐热性能的提升并不明显。此后不断有学者对金属氧化物进行表面改性，以期提高金属氧化物的分散性。硅橡胶由于其优异的耐候性和电绝缘性能，常被用来制作电线电缆以及配套产品，此类产品不仅需要硅橡胶具有优异的电绝缘性能，还需要硅橡胶兼备阻燃性能。
目前应用最广泛的阻燃剂是氢氧化铝，因为氢氧化铝的化学稳定性相对较好，而且价格相对低廉，与其他种类阻燃剂混用时也能起到很好的阻燃效果。
以三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）为阻燃剂，制备了阻燃硅橡胶，测试结果表明，但是无论老化前还是老化后，硅橡胶都表现出优异的阻燃性能。用双辊开炼机制备了以氢氧化镁为阻燃剂的无卤阻燃硅橡胶复合材料，此外还添加了微胶囊红磷（MRP）用作增效剂，对复合材料的拉伸强度、撕裂强度等力学性能以及阻燃性能进行表征。
结果表明，添加阻燃剂的硫化胶撕裂强度有所降低，随着氢氧化镁用量的增大，体系的硬度逐渐增大，撕裂强度逐渐降低。国内一些客机使用国外进口的同种型号的密封件，一般使用寿命在2年左右，但是使用的国产密封件一般半年就需要更换一次。
小结
这种性能上的巨大差距并不是偶然的，我国航空航天工业虽然发展速度较快，且很多技术都走在世界前列，但是碍于起步较晚，对于一些基础的材料，还没有建立完整的工业供应体系以及相应的产品考核标准，像此类特种密封件一直都是依赖进口，但这并不是长久之道。
在此背景下，本文主要通过调整硅橡胶配方，制备高撕裂强度硅橡胶，同时运用本课题组搭建的裂纹扩展测试平台并结合有限元来预测其疲劳寿命，来多维度评价制备的高撕裂强度硅橡胶的抗疲劳性能。