Являясь высокоэффективным полимерным материалом, силиконовая смола обладает термостойкостью, обусловленной ее уникальной молекулярной структурой и энергетическими преимуществами химической связи, и ее применение в аэрокосмической промышленности, электротехнике и электронике, промышленных покрытиях и других областях является незаменимым.


Ниже приводится подробный анализ по четырем параметрам: термостабильность, молекулярная структура, характеристики при высоких температурах и сценарии практического применения.：


1. Основа термической стабильности: химические преимущества связей Si-O
Основная цепь силиконовые смолы состоит из кремния (Si) и кислорода (o) атомов поочередно, образуя си-о-Си облигаций, облигаций энергии составляет 422.5 кДж/моль, намного превосходя по С-С связи (347 кДж/моль) и c-o связи (358 кДж/моль).Это высокое сцепление может придать силиконовой смоле следующие характеристики：


Стабильная структура при высокой температуре: В среде выше 300 ℃ связь Si-O нелегко разорвать, молекулярная цепь остается неповрежденной, а разложение материала или карбонизация предотвращаются.
Низкий коэффициент теплового расширения: Коэффициент теплового расширения силиконовой смолы близок к коэффициенту теплового расширения неорганических материалов, а изменения размеров при высоких температурах незначительны, что подходит для защиты прецизионных компонентов.
Высокая стойкость к окислению: Соединение Si-O обладает отличной устойчивостью к воздействию кислорода и озона, и его нелегко состарить в условиях окисления при высокой температуре.


2. Взаимосвязь между молекулярной структурой и механизмом термостойкости
Высокая термостойкость силиконовой смолы тесно связана с ее молекулярной структурой, которая проявляется в виде：


Влияние заместителя боковой цепи：
Метильная группа замещения: Это придает смоле хорошую эластичность и устойчивость к низким температурам, но окисление боковой цепи может происходить при высоких температурах, и она подходит для сред с температурой 200-300 ℃.


Фенильная группа замещения: Улучшает жесткость молекулярной цепи и повышает термическую стабильность при высокой температуре за счет эффекта сопряжения. Подходит для сред с температурой 300-400 ℃.
Группа заменителей винила: Трехмерная сетчатая структура может быть сформирована путем реакции сшивания, что значительно повышает механическую прочность при высоких температурах и термостойкость.


Плотность сшивания и термическая стабильность：
Движение молекулярных цепочек силиконовых смол с высокой плотностью сшивки ограничено при высоких температурах, а температура термического разложения может быть увеличена до более чем 400℃.
Например, силиконовая смола с добавкой, полученная в результате реакции добавления кремния и водорода, имеет плотную сшивающую сетку и температуру термического разложения до 450℃.


3. Высокая производительность при высоких температурах: поддержка многомерных данных
Температура термического разложения：
Температура термического разложения обычных силиконовых смол составляет 350-400℃, в то время как температура термического разложения модифицированных продуктов (таких как добавление неорганических наполнителей или наночастиц) может быть увеличена до более чем 500℃.
Температура термического разложения некоторых специальных силиконовых смол (таких как модифицированные смолы, содержащие бор, алюминий и другие элементы) может достигать даже 600℃.


Анализ тепловой невесомости (TGA)：
В атмосфере азота потеря массы силиконовой смолы при температуре 300 ℃ обычно составляет менее 5%, а при температуре 400℃ - около 10-15%.
Потеря массы модифицированной смолы при той же температуре может быть дополнительно снижена до менее чем 5%.


Механические свойства при высоких температурах：
При температуре 250 ℃ предел прочности силиконовой смолы при растяжении может поддерживаться на уровне 70-80% от нормального значения температуры, в то время как предел прочности обычной органической смолы может опускаться ниже 50%.
При температуре 300℃ скорость изменения твердости силиконовой смолы составляет менее 15%, в то время как скорость изменения твердости эпоксидной смолы может превышать 30%.


4. Соответствие сценарию применения и производительности
Аэрокосмическая область：
Используемый в моторных отсеках, теплозащитных покрытиях и т.д., этот материал необходим для поддержания целостности конструкции при высокой температуре выше 400℃.Например, в покрытии лопаток турбин авиационных двигателей определенного типа используется модифицированная силиконовая смола, которая может использоваться в течение длительного времени при температуре 450 ℃.


Область электротехники и электроники：
Являясь изоляционным материалом класса H, силиконовая смола по-прежнему сохраняет превосходные электроизоляционные свойства при высоких температурах выше 180℃.Например, в изоляционной краске высоковольтных трансформаторов используется силиконовая смола, которая может работать длительное время при температуре 200 ℃.


Область применения промышленных покрытий：
Он используется для антикоррозионного покрытия высокотемпературных трубопроводов, дымоходов и другого оборудования, и требуется, чтобы материал был химически устойчив к коррозии при температуре 300-400℃.Например, в покрытии выхлопной трубы нефтехимического завода используется силиконовая смола, которая устойчива к кислотной и щелочной коррозии при температуре 350 ℃.


Развивающиеся области：
Высокая термостойкость силиконовых смол нашла дальнейшее применение в области 3D-печати высокотемпературных пресс-форм, терморегулирования автомобильных аккумуляторов new energy и т.д.Например, в высокотемпературной пресс-форме для 3D-печати используется композитный материал с матрицей из силиконовой смолы, который может непрерывно работать при температуре 280 ℃.


В-пятых, направление оптимизации производительности
Модификация неорганического наполнителя：
Добавление неорганических наполнителей, таких как оксид алюминия и нитрид бора, может значительно улучшить теплопроводность и термостойкость силиконовых смол.Например, силиконовый композитный материал с добавлением 20% оксида алюминия может повысить температуру своего термического разложения до 450℃.


Легирование наночастицами：
Введение нанокремнезема, углеродных нанотрубок и т.д. может повысить плотность сшивки и термическую стабильность смолы.Например, потеря массы силиконовой смолы, легированной нанокремнеземом, при температуре 400℃ может быть снижена до 8%.


Дизайн градиентной структуры：
Силиконовая смола с градиентной структурой получена с помощью молекулярного дизайна для достижения синергетической оптимизации термостойкости поверхностного слоя и гибкости внутреннего слоя.Например, силиконовое покрытие определенного типа с градиентной структурой все еще может сохранять адгезию при температуре 500℃.