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.     

炭黑填充粒子对导电硅橡胶压阻特性的影响

阐述了复合型导电高分子材料的导电机理,分析了4种导电炭黑填充量对导电硅橡胶导电特性的影响,实验分析了相同导电填料、不同质量分数情况下的导电硅橡胶压阻特性,分析了相同质量分数、不同导电填料对复合材料压阻特性的影响。研究表明,随着炭黑填充量的不断增加,复合材料体积电阻率均呈下降趋势;4种炭黑填充的导电硅橡胶渗流阀值较接近;导电硅橡胶的电阻-压力变化规律符合隧道效应理论模型;为保证导电硅橡胶具有良好的压阻特性,应根据原料控制好导电炭黑的添加量。     

硅橡胶绝缘材料硫化特性的研究

本工作对填充水合氧化铝填料的硅橡胶绝缘材料的硫化特性作了研究,探讨了此类高分子材料的过硫返原实质。     

纳米填料对硅橡胶包覆层性能的影响

选取数种纳米填料对硅橡胶进行补强,结果发现不同的纳米填料对硅橡胶的影响区别很大,白炭黑会使硅橡胶的拉伸强度提高;纳米三氧化二铁粒子越小,补强效果越好,当纳米三氧化二铁含量达到10%,会使硅橡胶的强度提高达到5.16Mpa,而且会使硅橡胶的热稳定性大幅提高,TGA曲线中535℃时残留质量由空白胶的30.75%提高到了86.15%;但是纳米炭化硅、氮化硅会对硅橡胶产生强烈的阻聚作用,以至于硅橡胶包覆层无法聚合。     

碳纤维填充对导电硅橡胶压阻效应及电阻蠕变行为的影响

将导电粒子添加到绝缘硅橡胶中制备出具有压阻效应的导电硅橡胶,它是一种新型压力传感器用材料。选用3种不同长度的碳纤维作为导电填料,高温硫化硅橡胶作为基体制备导电橡胶,同时在100μm长碳纤维填充导电橡胶中引入镍包铝球形粒子形成复合填料。分析了导电硅橡胶的渗流特性、压阻效应与电阻蠕变行为,发现纤维长度和纤维添加量对导电橡胶的压阻行为有显著影响:纤维长度增大,导电橡胶的渗流阈值变小;导电橡胶的压阻效应在渗流区间明显;球形镍包铝可以削弱导电橡胶的电阻蠕变程度。     

快速硫化硅橡胶的制备研究

采用水化硅酸钙粉体作为填料制备一种快速硫化硅橡胶。通过考察填料用量及硫化工艺对硅橡胶力学性能的影响,确立了一种快速制备免二次硫化硅橡胶的方法。结果表明,水化硅酸钙粉体具有极佳的硫化促进作用及良好的填容补强作用。     

炭黑填充多组分高分子导电复合材料的研究进展

基体为多组分高分子的填充型导电复合材料中存在“双逾渗”行为,能有效地降低导电填料的逾渗阈值,克服由填料含量过高而导致的材料加工性和力学性能下降的缺点,并能削弱材料的负温度系数(NTC)效应。本文基于国内外炭黑(CB)填充多组分高分子导电复合材料的研究进展,对CB分布、多组分高分子基体对材料体系导电性的影响、导电机理以及电导-温度依赖性等方面进行评述。     

导热硅橡胶的制备及性能研究

与其它合成橡胶相比,硅橡胶具有优异的耐高低温、耐候、耐老化、电气绝缘、生理惰性等优点.当配合加入无机导热填料(如金属粉末、金属氧化物、氮化物等)后可制成导热硅橡胶.虽然导热硅橡胶的研究历史不长,但它已逐步得到了实际应用,并且随着现代科学技术和工业生产的发展,其应用领域越来越广,用量越来越大,对其性能的要求也越来越高.但是,目前对导热硅橡胶的研究重在应用方面,其理论研究滞后于应用研究,且理论研究仅仅为初步,并不深入.因此在设计开发高品质导热硅橡胶的同时,重点对导热硅橡胶进行了基础理论研究. 选择ZnO、Al2O3、SiC、AIN、BN 5种导热填料填充的导热硅橡胶作为研究对象,对导热硅橡胶的导热性能、力学性能、熟稳定性、各种影响因素及其作用机理等进行了研究;以导热硅橡胶的TGA数据为基础,研究了导热填料对硅橡胶热稳定性及其热降解动力学的影响,并对其热降解动力学参数进行了计算;通过溶液插层法制备VMQ/EG导热复合材料,将材料的结构、热稳定性、导热性等与传统熔融共混法制备VMQ/EG导热复合材料进行了对比,分析了影响材料导热性能的因素,探索了其导热机理;制备了具有导热性的硅橡胶/EPDM并用胶,并研究了导热填料对并用橡胶力学性能、导热性能的影响. (1)导热硅橡胶的性能研究.以甲基乙烯基硅橡胶作为基胶,以气相白炭黑为补强剂,考察了导热填料ZnO、Al2O3、SiC、AIN、BN对所填充的高温硫化导热硅橡胶性能的影响.研究发现,所得导热硅橡胶的各项性能与所用导热填料种类密切相关,SiC>AIN>Al2O3>ZnO>BN.对制备的导热硅橡胶的导热系数进行理论拟合,结果发现材料导热系数与Agari方程拟合较好.多种粒径导热填料配合使用能够显著提高橡胶导热性能,例如选用不同粒径的Al2O3导热填料制备的导热硅橡胶,当m(Φ27nm):m(Φ2μm)=3:1、m(Φ50μm):m(Φ50μm)=1:3或3:1时,所得硅橡胶的导热系数提高较大.导热填料经过表面处理后制备的硅橡胶导热系数有明显提高,其中用A-172处理Al2O3效果最好,比未处理时(0.546 W/(m·K))提高了12.7%.硅橡胶交联密度增加,导热网络变得更加致密,硅橡胶导热系数也增加,但当连续致密的导热网络形成以后,交联状态对硅橡胶导热系数的影响不再明显.降低硫化温度能够显著提高硅橡胶的导热系数,当硫化温度从160℃降到120℃时,所得硅橡胶的导热系数增加了5.5%;当硫化温度从120℃降到80℃时,导热系数增加24.9%.硅橡胶/Al2O3、硅橡胶/ZnO的导热系数随温度的升高而降低,随导热填料用量增加,硅橡胶的导热系数降低的程度增大;导热硅橡胶材料中存在明显的PTC(正温度系数)现象. (2)导热硅橡胶热降解动力学研究.应用TGA数据,采用改进的Freeman-Carroll方法对填充导热填料Al2O3和ZnO的导热硅橡胶的热降解动力学参数进行了计算,发现导热硅橡胶的起始热降解反应温度较高,其相应的反应活化能也大于空白硅橡胶.导热硅橡胶的热降解反应以零级反应为主,反应活化能是温度的函数,而且对温度的敏感性随温度的升高而变弱. (3)溶液插层法制备硅橡胶/膨胀石墨(VMQ/EG)导热复合材料.用X射线衍射对制备的VMQ/EG复合物进行了结构表征.对比溶液插层法和熔融共混法制备的VMQ/EG复合材料发现,EG用量小时,溶液插层法制备的VMQ/EG复合材料导热系数较高,并且能够显著改善硅橡胶的热稳定性能.这是因为溶液插层法制备的VMQ/EG复合材料中EG在经过插层、混炼、模压成型等工序后不但保留了原始结构,而且变得更紧密;而熔融共混法制备的VMQ/EG复合材料中EG的网络结构被彻底破坏.插层法制备的VMQ/EG复合材料虽然能够显著提高硅橡胶的导热性,但EG用量受到限制,硅橡胶导热性能的进一步提高非常困难.研究发现,当在VMQ/EG体系中继续加入第三组分(如SiC、AlN、BN、Al2O3、ZnO、碳纤维(CF)等)时可以进一步提高VMQ/EG材料的导热系数. (4)硅橡胶/三元乙丙橡胶(EPDM)导热并用胶研究.系统研究了固定硅橡胶与EPDM配比的条件下,增容剂Si69以及硫化荆DCP用量对并用导热硅橡胶力学性能的影响,以及导热填料及配合方法等对并用橡胶的力学性能、导热性能的影响.硅橡胶/EPDM并用导热硅橡胶与纯导热硅橡胶相比,其力学性能可得到显著提高.并用橡胶的热稳定性介于纯硅橡胶和EPDM之间.     

一种压敏超导-金属-高分子复合材料

将高温超导材料YBa2Cu3O7 8与硅橡胶复合,制备了一种电阻对压力敏感的超导-高分子复合材料,并对不同温度下材料的物理性质进行了测量.结果表明这种材料的电阻率随压强的增加呈指数衰减,在10MPa压强作用下,材料的电阻率降低10个数量级,复合材料的电阻率及其对压强的敏感性随组分比例的不同而变化.研究发现这种超导-高分子复合材料的电阻率及其对压力的敏感性可以通过添加第3种金属组分来有效地调节;超导-金属-高分子复合材料的电阻率在150K以下有一个突然下降.     

硅橡胶泡沫复合材料的制备、性能与应用

硅橡胶泡沫材料作为一种新型的聚合物泡沫体系,保持了硅橡胶材料的耐高低温、抗紫外线、化学稳定性等特点的同时,也具备泡沫材料柔性轻质、压缩回弹性好等优异特性。将功能填料引入到硅橡胶泡沫体系中可以获得特定功能的硅橡胶泡沫复合材料,已成为近年来的研究热点。综述了近年来国内外硅橡胶泡沫复合材料的进展,主要回顾了硅橡胶泡沫材料的制备方法,并分析了各种制备方法的优缺点;总结了硅橡胶泡沫复合材料力学、热学、阻燃和导电性能的研究现状;在此基础上,介绍了功能型硅橡胶泡沫复合材料在油水分离、传感器、生物医药等领域的应用前景。最后,展望了硅橡胶泡沫复合材料的发展趋势。     

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。     

新型高导热绝缘包覆母排材料的制备及性能

以甲基乙烯基硅橡胶为基体,氧化铝为导热填料制备了一种高导热绝缘包覆母排材料,并对其力学性能、热导率、形貌和介电性能进行了测定。研究表明,随着氧化铝含量的增加,导热性能和力学性能相应提高,介电损耗升高,介电强度下降;小粒径填充的导热材料性能比大粒径填充的导热材料性能好;硅烷偶联剂及表面处理方式对导热材料性能有一定的影响;混杂粒径填充能适当提高导热材料的导热性能。     

柔性多孔硅橡胶负载纳米CuS的太阳能蒸发性能研究

界面太阳能蒸发是一种高效、低成本的水净化技术,光热转换材料、微观结构热管理是实现高效太阳能驱动蒸汽产生的关键.聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种环保且结构可灵活设计的柔性硅橡胶,通过填料可有效改善硅橡胶的热导率系数.纳米硫化铜(CuS)在近红外光几乎100％吸收,是一种新型的光热转换材料.本工作以方糖为模板、纳米二氧化硅(SiO2)和铝粉(Al)为填料制备了多孔的SiO2-PDMS/PDMS-Al双层硅橡胶,分别构建隔热、导热层,通过聚乙烯醇(PVA)将纳米CuS附着于PDMS-Al层作为光热转换材料.这种硅橡胶复合材料不仅提高了光热转换材料的亲水性,太阳光吸收率达到97.3％,在1 kW/m2光照下能获得77.03％的蒸发效率,而且具有良好的循环稳定性.PDMS复合光热材料从微观结构上减少了界面太阳能蒸发过程中的热损失,对推广该技术应用于海水淡化、污水处理等具有重要的意义.     

液体硅橡胶材料的研究进展

综述了液体硅橡胶材料的研究进展,重点介绍了通过添加功能填料、对填料进行细化及表面处理、向胶料中引入特殊的官能团,使传统液体硅橡胶具备了特殊性能,如传导性、耐油性、高透明性、绝缘性、阻燃性、粘接性,并提高了液体硅橡胶的机械强度.     

填料体系对导电硅橡胶导电-物理机械性能的影响及研究进展

填充型导电硅橡胶是一种同时拥有良好导电性能和物理性能的复合材料,在航空、电子等领域展示了广泛的应用前景。介绍了炭系、金属系、微/纳米体系、并用体系导电填料的添加对导电硅橡胶复合材料导电性能及物理机械性能的影响。指出了导电填料的种类、含量以及改性工艺对导电硅橡胶导电-物理性能的影响程度。阐述了研究进展状况,并对导电复合材料的未来研究方向提出了展望。     

烧蚀温度对陶瓷化阻燃硅橡胶瓷化过程的影响

通过在甲基乙烯基硅橡胶中添加自制可瓷化填料制成陶瓷化硅橡胶,采用热重分析、扫描电镜、X射线衍射等表征手段,研究了烧蚀温度对陶瓷化阻燃硅橡胶的瓷化过程的影响。结果发现当可瓷化填料为100份时,材料阻燃等级为V-0级;在烧蚀时,烧蚀温度升高,材料的体积收缩变明显;且发现可瓷化填料在整个瓷化过程中依次发生分解,当烧蚀温度升高至1000℃时,氧化物ZnO、SiO_2、CaO发生共晶反应生成ZnSiO_4、Ca_2ZnSiO_7,在内部形成独特的网状结构,完成瓷化过程。     

Ni/硅橡胶复合材料压敏性及介电性质

采用不同粒径Ni粉与硅橡胶(110型)按质量比2.8∶1制成Ni/硅橡胶复合材料,测量其压敏导电性及介电性质。结果表明,填料粒径300 nm的Ni/硅橡胶复合材料导电压敏性显著减小,交流电导率、介电常数、介电损耗也变小,且随频率基本没有变化。当粒度很小时,金属颗粒会由导体向绝缘体转变且与温度有关。实验表明,常温下金属镍粉在亚微米尺度就会有显著的小尺寸效应。金属高分子复合材料的研究为探讨金属填料的小尺寸效应提供了一种简便、有效的方法。     

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。     

电子束辐射交联硅橡胶的力学性能及导热性能

采用导热无机填料氧化铝对甲基乙烯基硅橡胶进行改性,并采用电子束辐射交联硅橡胶,对辐射交联硅橡胶的力学性能及导热性能进行了研究。结果表明,随着辐射剂量的增加,硅橡胶的交联密度增大,拉伸断裂强度逐渐增加,当辐射剂量为30kGy时,强度出现极大值;断裂伸长率则随着辐射剂量的增加而逐渐下降。随着白炭黑含量的增加,硅橡胶的拉伸断裂强度及断裂伸长率均逐渐增加。导热无机填料氧化铝的加入能够有效地提高硅橡胶的导热率。随着氧化铝含量的增加,硅橡胶的导热系数逐渐增大,共混体系的拉伸断裂强度和断裂伸长率下降,硬度增加。     

硅橡胶拉伸力学的应变率相关性研究

硅橡胶是一种应用广泛的高分子材料,其在服役过程中常承受冲击载荷,研究应变率对硅橡胶拉伸力学行为的影响在工程实际中具有重要价值。该文利用自动网格法应变测量技术和Instron-E3000材料试验机对硅橡胶进行应变率为0.001 s–1的单向拉伸测试;在液压伺服中应变率材料试验机上对硅橡胶进行应变率为15 s–1的单向拉伸测试;基于分离式霍普金森拉杆(SHTB)实验装置发展一种可适用于低模量、低波阻抗材料的动态拉伸测试技术,实现对硅橡胶应变率为350 s–1和1 400 s–1的单向拉伸测试。硅橡胶不同应变率下的单向拉伸测试结果表明:硅橡胶的拉伸力学行为具有明显的非线性弹性和应变率敏感性特征,随着应变率的升高,材料的模量和定伸长应力均呈现出增大的趋势,呈现出应变率正相关特征。