耐高温硅橡胶用金属氧化物及复合物的研究

对金属氧化物及复合物对高温硫化硅橡胶耐热性的影响以及协同效应进行了研究。结果表明，采用液相共沉淀技术制备的复合金属氧化物，晶体结构发生了变化，对提高硫化胶的耐热性具有显著的协同效应。     

纳米金属氧化物对苯基硅橡胶耐热性能的影响

以甲基苯基乙烯基硅油为基体、甲基苯基含氢硅油为交联剂、经硅烷偶联剂处理的Al2O3、纳米CeO2和纳米Fe2O3为填料制备耐高温硅橡胶,研究纳米CeO2、纳米Fe2O3对苯基硅橡胶耐热性能的影响。结果表明:纳米CeO2或纳米Fe2O3均可提高苯基硅橡胶的耐热空气老化性能和热稳定性能,加入8份纳米CeO2或6份纳米Fe2O3的苯基硅橡胶的耐热老化性能显著提高;添加了8份纳米CeO2或8份纳米Fe2O3的苯基硅橡胶起始分解温度较氧化铝填充样分别提高了103℃和80℃。     

硅橡胶耐热性的研究进展

本文综述了硅橡胶的热氧老化机理,归纳了改善硅橡胶耐热性能的主要途径,指出了提高硅橡胶耐热性能的发展方向。     

透明LED石墨烯/苯基硅橡胶复合封装材料

采用化学接枝技术,利用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、水合肼改性氧化石墨烯（GO）制备功能型石墨烯（FG）。将FG与苯基硅橡胶混合,采用氢化硅烷化法,在铂催化剂作用下制备了一种发光二极管（LED）封装用FG/苯基硅橡胶复合材料,考察了改性后FG结构、表面官能团变化以及其用量对FG/苯基硅橡胶复合材料力学性能及光学性能的影响,并分析了FG/苯基硅橡胶复合材料的微观相态及其热稳定性。结果表明:经KH-550改性后的FG表面附有特殊官能团,能提高其在苯基硅橡胶中的分散性。当苯基硅橡胶中引入0.010 0wt% FG时,FG/苯基硅橡胶复合封装材料的透光率仍可达到85%以上,耐紫外老化性能和力学性有明显提高。FG/苯基硅橡胶复合材料的热分解温度为690 ℃、GO/苯基硅橡胶复合材料的热分解温度为623 ℃,而纯苯基硅橡胶的热分解温度为491 ℃,且FG/苯基硅橡胶复合材料的放热量始终比纯苯基硅橡胶略低。苯基硅橡胶中引入0.010 0wt% 改性的FG,材料热分解温度提高了200 ℃,放热量有所减少,能更好满足功能型LED复合封装材料热稳定性能要求。      

菲式多苯基苯基乙烯基硅油的制备及其对室温硫化硅橡胶性能的影响

以多乙烯基硅油与菲式环戊二烯酮为原料,采用Diels-Alder反应制备了菲式多苯基苯基乙烯基硅油。采用红外光谱(FT-IR),核磁共振氢谱(~1HNMR)对其结构进行了分析,将其作为耐热助剂加入到乙烯基硅橡胶胶体当中,研究了其含量对硅橡胶耐热性及力学性能的影响。结果表明当耐热助剂质量分数为6%时,硅橡胶的初始分解温度为432.26℃,剪切强度为1.12MPa,当耐热助剂质量分数为9%时,拉伸强度为2.19MPa。     

低黏度多乙烯基苯基硅油的制备及性能研究

以甲基苯基环硅氧烷和甲基乙烯基环四硅氧烷为原料,二乙烯基四甲基二硅氧烷为封端剂,在四甲基氢氧化铵催化下,采用阴离子开环聚合法,制得多乙烯基苯基硅油。考察封端剂用量、催化剂用量、反应温度和时间对聚合物黏度、折光率和转化率的影响,用作硅橡胶交联剂时,乙烯基含量对硅橡胶耐热氧化性及力学性能的影响;结果表明:封端剂用量2%、催化剂用量1.25%时,100℃下反应4h制得的多乙烯基苯基乙烯硅油具有黏度低、折光率高、耐热性好等特点,与含氢硅油固化后的力学性能更好,可以满足LED封装的不同设计要求。     

苯基硅橡胶泡沫的制备及阻尼性能

本工作采用化学发泡法制备了苯基硅橡胶泡沫材料,探究了苯基硅橡胶硫化发泡过程的动力学,研究了苯基硅橡胶体系在引入泡沫结构后的阻尼性能。结果表明,通过调整硫化加工温度和发泡剂用量,可以制备不同密度、泡孔尺寸的苯基硅橡胶泡沫材料,泡沫材料的阻尼性能明显优于实心胶,其中,孔径约为100μm密度ρ为0.74 g/cm~3的苯基硅橡胶泡沫的有效阻尼温域比实心胶提高了47℃,阻尼峰值提高了14%。     

新型柔性硼基苯基硅橡胶中子屏蔽材料的制备和性能研究

研制了一种新型柔性硼基苯基硅橡胶中子屏蔽材料,重点研究了不同B4C含量对复合材料的力学性能、热学性能及中子屏蔽性能的影响。结果表明:复合材料的断裂拉伸应变和拉伸强度随着B元素含量的增加有短暂的减小;复合材料的耐热性能随着B元素含量的增加而增强;复合材料的中子屏蔽性能随着B元素含量的增加而增加;纳米复合材料相比于微米复合材料在力学性能、热学性能和中子屏蔽性能方面都有一定的提高。该新型苯基硅橡胶柔性中子屏蔽材料具备应用到结构复杂、形状各异的核技术场地中的潜力,有很大的应用前景。     

功能型LED CeO_2/苯基硅橡胶封装材料

采用表面覆盖改性技术,利用硬脂酸改性纳米CeO_2,将改性后的纳米m-CeO_2与苯基含氢硅树脂(PH)通过化学接枝制得m-CeO_2-PH接枝物,通过氢化硅烷化法,以接枝物为交联剂,在铂催化剂作用下制备了一种发光二极管(LED)封装用透明m-CeO_2/苯基硅橡胶材料。结果表明:经硬脂酸改性后m-CeO_2表面产生硬脂酸盐,增加了界面的相容性,提高了纳米CeO_2在聚合物中的分散。通过化学方法将m-CeO_2接枝到PH体系中,与苯基乙烯基硅树脂(PV)按化学计量比在催化剂作用下高温固化合成了一种功能型m-CeO_2/苯基硅橡胶材料。研究表明:当m-CeO_2质量分数为0.02%时,m-CeO_2/苯基硅橡胶材料的透光率仍可达到85%以上。同时,耐紫外老化性能和力学性能有明显提高。苯基硅橡胶材料中引入质量分数为0.02%的m-CeO_2,当分解温度到达600℃时,m-CeO_2/苯基硅橡胶材料的热失重比例比纯苯基硅橡胶减少了8%,m-CeO_2/苯基硅橡胶材料的放热量明显低于纯苯基硅橡胶,这对于封装有很大优越性。     

四苯基苯基甲基乙烯基硅橡胶的合成及性能研究

以羟基封端多乙烯基硅油,四苯基环戊二烯酮,α-氯萘为原料,通过Diels-Alder反应制得了一种具有稠环结构的四苯基苯基多乙烯基硅油。并对四苯基苯基多乙烯基硅油进行了表征;并分别以四苯基苯基多乙烯基硅油、含氢硅油,乙烯基硅油为原料,通过硅氢加成反应室温硫化制备了四苯基苯基甲基乙烯基硅橡胶,并对四苯基苯基甲基乙烯基硅橡胶的热性能、拉伸强度、剪切强度的性能进行了测试。结果表明:在四苯基苯基多乙烯基硅油添加量为4%(wt,质量分数)条件下,四苯基苯基甲基乙烯基硅橡胶初始分解温度为449.06℃,拉伸强度为1.42MPa,剪切强度为0.84MPa,热稳定性能和力学性能得到提高。     

高硬度有机硅橡胶耐热性能与回弹性能的改善

通过添加气相法白炭黑增加硅橡胶硬度,添加金属氧化物(二氧化铈)改善硅橡胶热稳定性。研究了不同粒径、不同用量二氧化铈对硅橡胶耐热性的影响,并分析了填料对硅橡胶回弹性能的影响。     

硅藻土/硅橡胶可陶瓷化复合材料的制备及性能

硅橡胶耐热性不佳严重制约着其在耐高温领域的应用。针对这一问题,分别采用低熔点氧化物Sb_2O_3和Bi_2O_3作为助溶剂,研究其对硅藻土/硅橡胶复合材料可瓷化性能的影响。采用TG分析Sb_2O_3和Bi_2O_3对硅藻土/硅橡胶复合材料的热稳定性影响,万能力学试验仪测试热解后试样的弯曲强度,场发射扫描电镜(FESEM)和能谱仪(EDS)分析热解产物的微观形貌和成份,XRD探索复合材料的可瓷化机制。结果表明:Sb_2O_3和Bi_2O_3金属氧化物会加速硅橡胶的分解,但可以明显提高热解后试样的弯曲强度。FESEM观测到Sb_2O_3和Bi_2O_3有助于复合材料在热解过程中形成连续的桥连结构,通过EDS分析计算可知,Sb_2O_3与SiO_2,Bi_2O_3与SiO_2在热解过程中可能发生共熔反应,有助于陶瓷化结构的形成。XRD表明,加入助溶剂后的硅藻土/硅橡胶复合材料的热解后形成非晶相结构,提高陶瓷层的强度。     

硅橡胶分子量对硅泡沫性能影响的研究

选用4种不同分子量的液体硅橡胶(107硅橡胶)作为生胶制备出了室温下固化的硅橡胶泡沫材料.探讨了生胶胶料黏度对固化速度的影响,以及分子量大小对硅泡沫的泡孔形貌、物理力学性能、热稳定性的影响.随着基础胶料黏度的增大,凝胶时间及其表干时间缩短,即固化速度加快;随着生胶分子量的增大,硅泡沫的泡孔变小,拉伸强度、压缩模量逐渐增...     

复合型散热硅橡胶研究

研究了氧化铝和氮化硼粒子用量对硅橡胶热膨胀系数、热稳定性及热导率的影响.发现加入两种填料均显著降低了橡胶热膨胀系数,提高了热稳定性及热导率;试验测试热导率和理论计算值差距较大,用Agari模型分析了两种填料对硅橡胶热导率差异影响的原因.按照一定比例混合这两种填料所得混合填料填充硅橡胶可获得最大热导率及较佳性能.所制备的复合硅橡胶具有很好的物理性能,是作为散热使用的弹性导热垫片的理想材料.     

疏水型气相法白炭黑对RTV-1硅橡胶性能影响

对比研究疏水型TS-530和亲水型M-5两种气相法白炭黑对单组分室温硫化(RTV-1)硅橡胶补强和热稳定性的影响及其在体系内的分散性。结果表明,疏水型气相法白炭黑整体补强效果和分散性更好,且填充量为20~25 phr时,补强效果最好;疏水型气相法白炭黑产品的热稳定性优于亲水型产品的热稳定性。     

纳米二氧化钛对质子辐照下MQ增强硅橡胶热性能的影响

采用空间综合辐照模拟设备研究了纳米二氧化钛对100keV和150keV能量质子辐照下MQ增强加成型硅橡胶损伤及热性能的影响.试验结果表明,质子辐照后,未添加纳米粒子的硅橡胶表面颜色明显加深,同时出现不同程度的老化裂纹,裂纹数量随辐照能量和剂量的增加而增加;辐照后硅橡胶的质损率增加,耐热性能下降;辐照后硅橡胶在玻璃态和玻璃转变区的温度区间内收缩率降低,而在高弹态的温度区间内膨胀率增加.添加纳米二氧化钛的硅橡胶与未改性硅橡胶相比,经过相同能量、剂量的质子辐照后,表面颜色加深和表面裂纹损伤的程度减小;质损率增加、耐热性能下降以及收缩膨胀率变化的程度均降低,表现出明显的抗辐照性能.     

硅橡胶粘弹行为的微观机理

应用原子力显微镜(AFM)与动态力学分析仪(DMA)对三种具有不同分子链结构的硅橡胶粘弹行为及其微观机理进行了研究。结果表明,苯基侧基的引入,破坏了聚硅氧烷分子链的规整性,降低其结晶度,增强硅氧烷链间的内摩擦,使硅氧烷分子链段的弛豫与运动需要消耗更多的能量。尤其是单苯基的引入,能更好地调节苯基链节在聚硅氧烷中的分布,在有效提高硅橡胶损耗因子的同时,更好地维持着-Si-O-链的柔顺性,使制得的三元共聚甲基苯基乙烯基硅橡胶(PVMQ-2)具有优越的综合力学性能。     

超细绢云母/加成型液体硅橡胶复合材料的制备及性能

以天然绢云母矿物为原料,利用气流磨超细粉碎、乙烯基三乙氧基硅烷表面修饰处理对绢云母进行深加工,得到有机化的绢云母超细粉体,再采用溶液聚合方法制备出具有优良性能的超细绢云母/加成型液体硅橡胶复合材料。用SEM对其微观形貌进行了观察和分析,通过观察SEM可以发现经偶联剂表面修饰处理后超细绢云母在硅橡胶基体中分散均匀。当超细绢云母质量分数为8%时,复合材料的拉伸强度和邵氏硬度达到了1.25 MPa和61,分别比纯硅橡胶提高了197.62%和48.78%。TGA测试结果表明,超细绢云母可显著提高硅橡胶的热稳定性能。此外,用Kraus方程对超细绢云母与硅橡胶之间的相互作用进行了表征。      

BN/Al_2O_3/碳纤维填充MVQ导热复合材料的制备

以甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)为基体,片层氮化硼(BN)、球形Al_2O_3、碳纤维为填料,通过共混的方法制备了导热硅橡胶复合材料。利用热重分析仪(TGA),扫描电子显微镜(SEM),电子拉力试验机以及导热系数仪对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明:复合材料的热导率、热稳定性、力学性能、交联密度随着填料量的增加而增加。填料量达50vol.%时,尤以片层BN对热导率增加的效果突出,热导率从0.168增至1.8W/(m·K);碳纤维对复合材料的力学性能贡献最大,拉伸强度从0.48增加到2.98MPa;片层BN在橡胶基体中以面-面接触的方式均匀分散,更易于形成有效的导热网链。