星形聚硅氧烷双功能改性：同步提升高性能硅橡胶交联密度与二氧化硅分散性

《Reactive and Functional Polymers》：Dual-role star-shaped polysiloxanes: Simultaneously enhancing crosslink density and silica dispersion in high-performance silicone rubbers

本文系统研究了四臂星形聚硅氧烷（Q型聚合物）在加成型硅橡胶中作为交联密度增强剂和二氧化硅表面改性剂的双重作用。研究表明，适度聚合度（DP=40）的Q-40-Vi可优化网络结构，使硅橡胶在拉伸强度（2.73 MPa，提升63%）和断裂伸长率（283.5%）间取得优异平衡；而Q-50-OMe（用量4 wt%）处理二氧化硅表面可显著提升撕裂强度至23.77 kN/m。FT-IR、SEM等表征证实其通过Si-O–Si共价键减少二氧化硅团聚，DMA/DSC分析表明Q型改性剂可抑制链段迁移（结晶峰移至-84.4°C），共同构建高性能硅橡胶体系。

　　

Highlight

星形聚硅氧烷发挥双功能作用：在高性能硅橡胶中同步增强交联密度与二氧化硅分散性

结论

本研究建立了一种利用星形Q型聚硅氧烷制备高性能加成型硅橡胶的分子工程策略。Q-m-Vi改性剂（特别是聚合度DP=40的Q-40-Vi）通过优化交联网络，实现了拉伸强度（2.73 MPa，提升63%）与断裂伸长率（283.5%）的优异平衡——这一组合在传统体系中往往难以兼得。在热性能方面，改性网络抑制了主链解聚，800°C残炭量提升15%，结晶峰向低温偏移至-84.4°C，显著增强了材料的热稳定性。同时，采用甲氧基封端的Q型分子（Q-m-OMe）对二氧化硅进行表面处理，在4 wt%用量下（相对于二氧化硅），Q-50-OMe通过形成牢固的Si-O–Si界面共价键，最大限度发挥界面增强效应，使硅橡胶撕裂强度达到23.77 kN/m，800°C残炭量高达74.09%。FT-IR、SEM及润湿性测试共同验证了二氧化硅团聚减少和界面相容性提升。DMA分析进一步表明Q型改性剂显著提高了存储模量，抑制了分子链迁移性，为高性能密封和阻尼材料提供了新的设计思路。