玻璃料对可陶瓷化硅橡胶基复合材料耐高温性能的影响

玻璃料可以改善可陶瓷化硅橡胶基复合材料高温热解后的力学强度,保持结构的完整性。为了研究玻璃料的成分对云母/硅橡胶复合材料耐高温性能的影响,分别以玻璃料A和B为助熔剂,制得了2种复合材料,研究了其力学性能、微观形貌、热分解性能及陶瓷化机制。结果表明:云母/硅橡胶复合材料常温拉伸强度为3~4 MPa,600~1 200℃下热解后试样的弯曲强度在0.3~4.5 MPa之间,且保持结构完整;SEM结果显示玻璃料B有助于形成大量的液相结构,更好地改善热解后形成的陶瓷层的强度和结构;TG结果显示玻璃料可以加速硅橡胶的分解,因此要控制玻璃料的加入量;XRD结果显示在温度变化过程中,添加含SiO₂和K₂O成分较多的玻璃料B至云母/硅橡胶复合材料中形成了非晶相和钾长石（K₂O·Al₂O₃·6SiO₂）,从而提高陶瓷层的强度。      

震动力场下陶瓷化防火硅橡胶复合材料的制备及性能

硅橡胶复合材料由于良好的热稳定性和绝缘性是陶瓷化阻燃防火复合材料的理想基体,然而在震动力场下很容易被烧穿,限制了其在该领域的应用。文中以莫来石纤维(MF)做陶瓷层骨架、玻璃微珠(GB)作为黏接剂,制备了一种陶瓷化震动防火硅橡胶复合材料,研究硅橡胶复合材料的抗震动燃烧性能。通过氧指数、垂直燃烧、锥形量热、震动燃烧和SEM分析材料在燃烧前后综合性能的变化,结果表明,硅橡胶复合材料的耐火性能得到明显提升,防火等级达到V-0级。在1050℃,5 G的震动加速度下燃烧15 min,试样仍然没有被烧穿。稳定存于燃烧后形成的陶瓷层中的MF的骨架作用以及在燃烧过程中熔融的GB的桥接作用很好地防止了硅橡胶复合材料被震动烧穿,该硅橡胶复合材料的制备有望在航空航天领域得到应用。     

可瓷化阻燃耐火硅橡胶研究进展

可瓷化阻燃耐火硅橡胶复合材料是一种新型的防火材料,是在硅橡胶基体中加入无机矿物粉末填料,结构控制剂和其它助剂等制备而成的耐火、阻燃材料。这种材料在常温下具有一般聚合物的优良性能,在遇到高温或是火焰烧蚀时,硅橡胶复合材料可形成坚硬的陶瓷保护层,起到隔绝火焰和防火的作用,从而保证了在火灾情况下电力和通信的正常工作。系统的介绍了硅橡胶基体的分解机理,可瓷化耐火硅橡胶的耐火机理和阻燃机理,总结了包括云母、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁在内的无机填料在陶瓷化过程中的作用和对复合材料的影响,且在这些基础上对可瓷化耐火硅橡胶今后的发展方向做了展望。     

负载活性炭硅藻土多孔陶瓷的制备和过滤性能研究

采用注浆成型技术制备了负载活性炭的硅藻土多孔陶瓷,研究烧结温度对其孔径、孔隙率、强度和晶相的影响,并测定其细菌过滤性能。研究发现,经1000℃烧成的产品,硅藻土保持原有的微孔结构,孔隙率最高(67%),强度较好(5.81MPa),而且对大肠杆菌截留效果好,滤液中未检测出大肠杆菌,可满足国家饮用水标准的要求。     

硅橡胶基硅藻土复合材料压缩性能研究

采用钛酸脂偶联剂活化硅藻土颗粒表面并探讨其活化机理,制备了甲基乙烯基硅橡胶/硅藻土复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)对硅藻土表面和复合材料断口进行表征。研究了纯硅橡胶和复合材料的压缩性能,初步分析了压缩变形机理。结果显示,活化后硅藻土的平均活化度为98%,硅藻土含量为30%时复合材料的压缩变形回弹量最大。     

阻燃填料对陶瓷化耐火硅橡胶性能的影响

为探究阻燃填料对陶瓷化耐火硅橡胶性能的影响,以硅橡胶为基材,硼酸锌和玻璃粉为成瓷填料,不同比例的氢氧化铝和氢氧化镁为阻燃填料,制备了陶瓷化耐火硅橡胶。并对陶瓷化硅橡胶的硬度、拉伸性能、撕破性能、电气绝缘性能及耐火性能进行了测试分析,结果表明：相较于普通硅橡胶,陶瓷化硅橡胶的邵氏硬度提高了26.3%;拉伸性能有不同程度的降低,但仍可以满足电线电缆产品标准中的拉伸性能要求;撕破性能最大增幅为74%;电气绝缘性能有一定程度的降低;陶瓷化硅橡胶具有良好的耐火性能,且在阻燃填料相同质量份数下,氢氧化镁比氢氧化铝更有利于陶瓷化硅橡胶的阻燃性能的提高,其极限氧指数相较于普通硅橡胶提高了41.1%。     

2.5D石英纤维增强硼酚醛树脂可陶瓷化复合材料的制备与烧蚀性能

通过预浸料模压工艺制备了2.5D石英纤维增强硼酚醛树脂可陶瓷化复合材料,采用TG测试、马弗炉静态烧蚀测试、力学测试、氧-乙炔试验、场发射扫描电镜等方法对2.5D纤维增强硼酚醛树脂可陶瓷化复合材料的热稳定性、力学性能、耐烧蚀性能进行分析测试,并与2D纤维增强硼酚醛树脂可陶瓷化复合材料进行对比。结果表明,陶瓷填料对复合材料的热性能有显著改善,失重第一阶段温度和残碳率明显增加;马弗炉热解后2D结构样品缺陷多,层间出现破坏,弯曲强度为14~20 MPa,2.5D结构样品热解后保持了良好的整体结构,弯曲强度为16~24 MPa;通过氧乙炔烧蚀试验,2.5D结构样品烧蚀30 s质量烧蚀率为0.0413 g/s,线烧蚀率为0.032 mm/s,烧蚀60 s质量烧蚀率为0.0218 g/s,线烧蚀率为0.023 mm/s,测试结果均优于与之对比的2D结构样品,通过SEM和EDS分析,2.5D结构样品优异的抗热应力分层性能和纤维表面结构对复相陶瓷的稳定性是其低烧蚀率的主要原因。      

陶瓷/碳纳米管复合材料的制备、性能及韧化机理

评述和讨论了碳纳米管增强陶瓷基复合材料的制备工艺,包括碳纳米管在陶瓷基体上的分散和材料的烧结成型,添加碳纳米管后材料力学性能、导电和导热等物理性能的改善以及韧化机理,指出碳纳米管在陶瓷材料基体上的均匀分散,碳纳米管在组织中存活,碳纳米管与陶瓷基体的界面结合状态是影响碳纳米管增强陶瓷基复合材料性能提高的关键.     

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。      

低压缩永久变形导电炭黑/硅橡胶复合材料的制备与性能

为获得一种低压缩、永久变形及高回弹的导电屏蔽硅橡胶密封材料,以经偶联剂表面处理的炭黑作补强剂及导电填料,乙烯基硅橡胶生胶作基料,制备出一种导电炭黑/硅橡胶复合材料。研究了不同炭黑含量的导电炭黑/硅橡胶复合材料的力学性能、弹性、分散性以及电性能,采用SEM观察了炭黑在硅橡胶基体中的分布形貌,分析了导电炭黑/硅橡胶复合材料的导电机制及屏蔽机制。结果表明:随着炭黑含量的增加,导电炭黑/硅橡胶复合材料的Shore A硬度由31增至70;拉伸强度先由3.31 MPa增至5.28 MPa,而后趋于稳定;拉断伸长率先由198%增至297%,然后再减小至210%;恒定压缩永久变形量先减小后增大,瞬间回弹率逐渐减小;由于"炭黑簇"的形成及导电通路的完善,导电炭黑/硅橡胶复合材料的导电性能及屏蔽效能增强。     

改性纳米SiO2/硅橡胶复合材料的制备及性能

为提高纳米SiO₂在硅橡胶（SR）基体中的分散性及两相间的界面结合力,设计以羟基硅油（HSO）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）为纳米SiO₂的表面封端改性剂,并将改性SiO₂与双组份加成型液体SR复合得到改性纳米SiO₂/SR复合材料。通过一系列表征手段对改性纳米SiO₂的形貌结构及其在乙醇中的分散性等进行分析,研究了改性纳米SiO₂对纳米SiO₂/SR复合材料的断面形貌、力学性能及热稳定性的影响。结果表明:KH570成功接枝到纳米SiO₂表面并与SR基体间形成化学键。当HSO协同KH570改性纳米SiO₂时,可有效改善纳米SiO₂在SR基体中的分散性能及纳米SiO₂与SR两相间的界面结合性能,并显著提高纳米SiO₂/SR复合材料的力学性能和热稳定性。将SiO₂∶HSO∶KH570以质量比为2.0∶0.2∶0.6处理的改性纳米SiO₂粒子,得到的改性纳米SiO₂/SR复合材料起始热分解温度提高了230℃。当SiO₂∶HSO∶KH570质量比为2.0∶0.2∶0.45时,改性纳米SiO₂/SR复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了约1倍。      

导电硅橡胶泡沫材料的制备与性能研究

在硅橡胶基体中添加碳系导电填料(CB、CNT),利用超临界CO2发泡技术,制备了CB/硅橡胶、CNT/硅橡胶以及CB/CNT/硅橡胶复合导电泡沫材料,研究了混料胶料的流变行为以及发泡前后复合材料电导率、电磁屏蔽效能的变化规律。结果表明,CB与CNT均会阻碍硅橡胶复合材料的初始交联,导电填料含量越多交联越迟缓。CB/CNT/硅橡胶复配体系中更容易形成导电通路,当CB/CNT(1∶1)总含量为8%(质量分数)时,硅橡胶复合材料的电导率可达10^-5 S/cm,其电磁屏蔽效能(EI)为14~26 dB。发泡后,硅橡胶复合材料的电导率及EI值均有所下降。     

石墨烯硅橡胶复合材料的性能研究

本文采用复配的石墨烯、碳纳米管和氧化铝为导热填料制备了具有导热功能的有机硅复合材料。研究了石墨烯、碳纳米管和氧化铝的复配比例对复合材料体积电阻率、导热系数、拉伸强度等性能的影响;同时,以Gr-C-4#样品为基础配方,采用硅烷偶联剂Si-G-1分别对石墨烯、碳纳米管及氧化铝进行改性,并用改性后的填料配制石墨烯硅橡胶复合材料Gr-C-Si-1#,对比样品Gr-C-4^#与Gr-C-Si-1^#的性能差异,分析了改性复配填料对复合材料性能的影响。采用石墨烯硅橡胶复合材料对电缆终端进行了封装,对封装好的电缆终端开展了100、150、200A电流下的温升实验,未出现局部过热,并测定水浸泡前后的电缆终端电阻,封装后的电缆终端电阻未出现明显上升,实验结果表明本材料可以在电缆终端或中间连接处进行灌封,可对封铅连接处的良好的保护作用,工程应用意义重大。     

短切聚酰亚胺纤维增强可瓷化三元乙丙橡胶复合材料的制备与性能

以三元乙丙橡胶(EPDM)为基体,高岭土(Kaolin)和滑石粉(Talc)为功能填料,Al(OH)_3为阻燃剂,短切聚酰亚胺纤维(PI Fiber)为增强材料,制备了不同PI纤维含量的可瓷化PI Fiber-Kaolin-Talc-Al(OH)3/EPDM(PKTA/EPDM)复合材料。研究了短切PI纤维对复合材料拉伸性能、热稳定性和微观形貌的影响,分析了短切PI纤维增强复合材料的陶瓷化机制。研究表明,短切PI纤维含量增加会导致可瓷化PKTA/EPDM复合材料拉伸性能下降,当纤维含量与EPDM质量比低于10∶100时,复合材料力学性能良好。可瓷化PKTA/EPDM复合材料在800~1 100℃热解后均发生陶瓷化反应。当PI纤维与EPDM质量比为4∶100~8∶100时,可以有效保持复合材料高温热解后的形状尺寸稳定,并且热解产物弯曲强度在6~18 MPa之间。热分析结果表明,加入PI纤维可以提高可瓷化PKTA/EPDM复合材料的热稳定性。结合热分析和断面SEM分析表明,PI纤维热解、炭化后贯穿在EPDM裂解后的炭层中形成纤维增强炭层结构。这种纤维增强结构在复合材料热解过程中有助于获得尺寸稳定、形状完整的陶瓷产物。     

碳纤维/硅橡胶导电复合材料的温度响应

通过升温-降温循环及升温-恒温两种方式研究了碳纤维/硅橡胶导电复合材料试样的温度响应,通过碳纤维导电复合材料的导电机理对测试结果进行了分析。该导电复合材料具有正温度系数,并具有温度弛豫现象。橡胶材料与碳纤维材料热膨胀系数的不同是造成其电阻温度响应的主要原因;而温度变化对电子能量的影响也是造成材料温度响应的原因之一。     

双层结构纳米羟基磷灰石/硅橡胶复合材料的制备及性能

纳米羟基磷灰石/硅橡胶与硅橡胶在同时硫化的条件下制备出了双层结构的纳米羟基磷灰石/硅橡胶复合材料,利用XRD、SEM、MTT和力学性能测试等手段对复合材料进行表征.结果表明,两层材料的界面结合紧密,材料的细胞相容性好,力学性能与硅橡胶的力学性能相近,能够达到医用植入硅橡胶材料的要求.     

纳米功能化石墨烯/室温硫化硅橡胶复合材料的制备与表征

用KH-550对氧化石墨进行改性, 再对其进行还原, 获得功能化石墨烯(FG), 未经干燥的FG经超声处理后可以稳定分散在质量比9∶1的丙酮/水混合液中; 在高速搅拌和超声分散条件下, 将FG分散液分散到室温硫化(RTV)硅橡胶中, 固化后得到纳米FG(nano-FG)/RTV硅橡胶复合材料。采用FTIR、TEM、SEM、XRD和DSC分析了FG及复合材料的结构和形貌。结果表明: KH-550连接到石墨烯片层表面上, 使其片层起皱、折叠, 部分发生了剥离, 层间距增大到3.46 ; FG经过超声处理后剥离成透明至半透明的片层; nano-FG/RTV硅橡胶复合材料的断面结构为褶皱结构, 不同于纯硅橡胶, 也未出现微观相分离; 与硅橡胶相比, 复合材料的T_g、T_m和结晶度均有所提高。复合材料的力学性能测试结果表明, nano-FG对RTV硅橡胶具有明显的补强效果, 当nano-FG质量分数为0.5 %时, nano-FG/RTV硅橡胶复合材料的拉伸强度比纯RTV硅橡胶提高了一倍多, 达到了0.43 MPa; 断裂伸长率也提高了52%, 达到了265%。