通过控制氮化硼(BN)用量和苯基含量提高苯基硅橡胶的热稳定性和力学性能

氮化硼(BN)作为导热聚合物填料受到越来越广泛的关注。但目前的研究主要集中在BN在硅橡胶、天然橡胶或聚二甲基硅氧烷中的应有，较少有关于BN与苯基硅橡胶的报道。

氮化硼(BN)中B原子和N原子杂化形成的π键可以与苯基硅橡胶中的苯基侧链发生π－π相互作用，有利于提高基体材料的性能。利用这一特性，山东大学研究团队将BN添加到苯基硅橡胶基体中，研究了BN含量(质量分数0～40%)和苯基含量(摩尔分数9%、20%、50%)对复合材料热稳定性和力学性能的影响。

结果表明，氮化硼(BN)的加入有效地提高了复合材料的热稳定性和力学性能。当填料质量分数为40%时，苯基摩尔分数20%的复合材料表现出高的初始分解温度(454℃)和良好的柔韧性(拉伸强度、拉断伸长率和邵尔A硬度分别达到3.10MPa、145%和56度)。另外，对于苯基摩尔分数50%的复合材料，质量损失30%时的分解温度、800℃下的质量保持率和机械性能得到改善。热稳定性和力学性能的提高归因于基体与氮化硼(BN)颗粒之间的界面力以及复合材料内部孔隙的耦合作用，这一点得到了傅里叶变换红外光谱和扫描电镜的证实。该研究“Enhancing the thermal stability and mechanical properties of phenyl silicone rubbers by controlling BN addition and phenyl content”为题，发表在Composites Communications 2022年第35卷。

适量的氮化硼(BN)除了可以提高苯基硅橡胶的热稳定性和力学性能外，还可以提升硅橡胶的导热性能。氮化硼(BN)具有高导热特性，是制备高导热、绝缘复合材料的首选。然而要用好BN，对其进行表面功能化改性非常有必要。因为氮化硼(BN)表面缺乏活性基团，与大多数有机分子及聚合物分子链间缺乏强相互作用，因而在有机溶剂与聚合物基体中的分散性很差，这极大地限制了BN对聚合物材料性能的改善效果。目前在人们不断探索中，总结了对氮化硼能进行有效改性的方法有：非共价键改性、共价键改性、烷基化、超卤素化等，可赋予氮化硼不同的化学性质、物理性质，为BN在不同领域的应用提供了更广阔的应用前景。