白炭黑表面特性及用量对苯基硅橡胶高频动态力学性能的影响

采用两种具有不同表面特性的白炭黑作为补强填料,基于固体流变仪和时温等效原理,研究了白炭黑表面特性及用量对苯基硅橡胶动态力学性能的影响,获得了白炭黑补强硅橡胶在低频宽温域(-80~25℃)和常温宽频域(1~106 Hz)范围内的动态力学性能。结果表明,白炭黑表面特性及用量对苯基硅橡胶的动态力学性能有明显的影响,在相同条件下,H2000补强苯基硅橡胶具有更高的阻尼因子,同时,在常温低频条件下,苯基硅橡胶的阻尼因子0.3,而在常温高频(103~106 Hz)范围内,苯基硅橡胶的阻尼因子随频率的增加而明显上升,最高可达到1.17。     

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.     

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。     

耐高温硅橡胶的配方研究

为提高硅橡胶的耐高温性能,确定最佳的实验配方,以乙烯基硅橡胶为基础胶,八氢基笼型倍半硅氧烷(T_8H_8)为交联剂,白炭黑为补强填料,纳米级氧化锡为耐热填料,制备出一种耐高温硅橡胶.该配方中T_8H_8为自行合成的耐高温硅橡胶交联剂,通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、核磁共振氢谱(1HNMR)对T_8H_8结构进行表征,探究了不同配方对硅橡胶耐热性能的影响.结果表明,当乙烯基硅油用量为100 phr,T_8H_8中Si—H与乙烯基硅橡胶中Si—Vi的摩尔比为4∶1,白炭黑添加量为15 phr,氧化锡添加量为8 phr时,硅橡胶的初始分解温度达到489.77℃,拉伸强度为4.06 MPa,剪切强度1.69 MPa.     

高岭土的湿法球磨改性及其填充橡胶复合材料的力学性能

以湿法球磨改性高岭土、炭黑、白炭黑作为原材料,对天然橡胶、丁苯橡胶进行填充,制备了橡胶复合材料,主要考察了浆液浓度、改性剂类型、改性剂用量对高岭土粒度的影响,以及填料用量、填料类型、填料配合对橡胶复合材料力学性能的影响.结果表明:高岭土浆液浓度为20％,KH-Si69用量为2.8％时获得最小粒径的改性高岭土;高岭土填充橡胶与纯橡胶相比,其拉伸强度和撕裂强度有较大提高;高岭土的补强作用明显,跟白炭黑相当,与炭黑仍有一定差距;填料配合填充丁苯橡胶时,高岭土可部分替代炭黑、完全替代白炭黑,有效降低制品的生产成本.     

改性材料对炭黑填充压敏硅橡胶导电性能的影响

针对纳米材料具有改善导电橡胶填料分散性、体系压阻特性及稳定性的效果,通过将2%的纳米白炭黑(SiO2)、非纳米白炭黑、纳米α-三氧化二铝(α-Al2O3)3种改性材料与不同含量炭黑并用填充硅橡胶,制备了导电硅橡胶。测试并研究了导电硅橡胶的渗滤阈值、压阻特性及压阻范围。讨论了导电硅橡胶的迟滞及弛豫性能。通过扫描电镜照片,分析了纳米材料对导电硅橡胶的改性机理。研究表明,添加纳米材料后,导电硅橡胶的渗滤阈值降低,压阻范围及压力敏感区间明显扩大;炭黑在导电硅橡胶中分散更加均匀;导电硅橡胶电阻弛豫时间显著缩短并且迟滞性降低。     

碱式硫酸镁晶须对液体硅橡胶性能影响研究

以双组份加成型液体硅橡胶(LSR)为基胶,白炭黑为补强填料,通过测试分析,对比氢氧化铝、氢氧化镁、碱式硫酸镁晶须、经硬脂酸钠表面处理的碱式硫酸镁晶须4种阻燃剂复合液体硅橡胶的燃烧性能和力学性能.结果表明,经表面处理后的碱式硫酸镁晶须提高了LSR的拉伸强度,并在改善LSR的防火性能方面具有独特的优势.     

氧化石墨烯/白炭黑对硅橡胶力学性能的协同补强效应

用机械共混的方法制备了SiO_2-氧化石墨烯(GO)/硅橡胶(MVQ)复合材料,研究了GO对SiO_2/MVQ体系的硫化过程、稳态、动态以及力学松弛性能的影响。结果表明,GO的引入一方面会提高填料网络对基体橡胶的物理补强效果,另一方面会延缓硅橡胶硫化交联速度,并降低最终的交联密度,削弱了化学补强效果。当GO的添加量为2Phr时,硅橡胶协同补强效果最佳,与只添加SiO_2的硅橡胶相比,100%定伸强度提高了37%,拉伸断裂强度提高了17%,断裂伸长率提高了8%,平台动态模量提高了115%。加入GO后,复合材料Payne效应及松弛效应均增大,从另一个角度反映了GO与SiO_2共同形成了物理补强效果更佳的填料网络。     

自补强室温硫化硅橡胶的研制与应用

一、前言未补强的硅橡胶机械强度很低,需混入大量昂贵的气相法白炭黑加以补强才有广泛使用价值。室温硫化硅橡胶(RTV′S)因分子链较短,硫化时交联点较少,即使混入20～25%的高补强白炭黑,撕裂强度仍然难以超过13KN/m。白炭黑含量太高不仅增加产品原料成本,而、且胶料过稠,作为单组份会带来配制困难、灌装不便之缺点;作为双组份的浇铸材料则不易流平,影响模型的精密度或仿真性。添加补强性填料或活性填料改善RTV′S的力学性能的方法早已众所周知,而通过改变聚硅氧烷分子结构来改善力学性能的方法在我     

二维石墨烯/橡胶复合材料的力学和摩擦学研究进展

在石油开采行业中,橡胶用量遥遥领先于其他产品,但纯橡胶材料的力学、摩擦学性能不足以满足当前的实际需求。因此,需对橡胶进行补强处理,来提高其使用性能。氧化石墨烯(GO)因具有较高比表面积、且官能团丰富等特点,常作为补强填料掺入橡胶基体中。由于GO之间的强范德华力和π-π键堆积,使其极易在橡胶基体中出现“团聚”现象。因此需对GO进行改性处理提高其分散性。系统地综述了GO、改性GO对橡胶复合材料力学、摩擦学等性能的影响,并概述了其在橡胶基体中的补强机理。最后,对该研究领域存在的一些基本问题提供了解决思路,并对GO/橡胶复合材料的发展进行展望。     

海泡石的活化对湿法制备天然橡胶复合材料性能的影响

为提升海泡石补强橡胶的应用效果,首先采用有机酸活化制备高活性海泡石(MSep);比表面积、X射线衍射和光电子能谱测试结果表明,MSep的晶体结构完整,比表面积和表面活性明显增强;借助橡胶加工分析仪、扫描电镜和动态力学热分析等方法研究了经湿法乳液混合制备的不同活性及用量的海泡石/天然橡胶复合材料的结构与性能。结果表明,复合材料中的MSep分散性较好,界面相互作用增强;在MSep用量小于30 phr时,随用量增多,拉伸强度和300%定伸应力等逐渐提升,硫化效率则逐渐降低;MSep用量过多时,受填料聚集的影响,综合补强性能下降;此外,随海泡石用量的增多,复合材料储能模量逐渐增大,损耗因子最大值逐渐减小。     

含支链型端乙烯基硅油室温固化灌封硅橡胶性能研究

采用粘度为1500mPa·s(401-1500)、7000mPa·s(401-7000)的直链型和粘度为4800mPa·s(411-4800)的支链型端乙烯基硅油复配体系作为灌封硅橡胶的基础胶,筛选出较好的基础胶配比,并以沉淀法和气相法白炭黑进行补强,研究了不同用量和品种的白炭黑补强对灌封材料粘度、力学性能、粘接性能和电学性能的影响.结果表明,当基础胶配比为m(401-1500):m(401-7000):m(411-4800)=100:20:15时,灌封胶粘度适中且固化后力学性能较好;当沉淀法白炭黑用量为25phr时,胶料粘度为48500mPa·s,拉伸强度达到最大值2.27MPa,剪切强度达到3MPa以上,电学性能优良,具有较好的综合性能.     

笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷的合成及其对硅橡胶复合材料性能的影响

将实验室自制的笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷作为乙烯基硅橡胶的交联剂,再添加补强填料白炭黑和耐热填料纳米Fe_2O_3,制备出一种耐高温硅橡胶复合材料。通过傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪对笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷进行结构表征。结果表明,当乙烯基硅油中Si—Vi与笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷交联剂中Si—H的摩尔比为1∶1,白炭黑质量分数为20%,硅树脂质量分数为10%,纳米Fe_2O_3质量分数为8%时,硅橡胶复合材料的耐热温度达到470.68℃,剪切强度可达到0.92MPa,拉伸强度为0.99MPa。     

氧化石墨烯对热硫化硅橡胶耐辐照性能影响的研究

以氧化石墨烯(GO)为耐辐照填料,60Co为放射源,利用固体分析仪RSA G2对SiO2补强热硫化甲基乙烯基硅橡胶体系经历γ辐照前后的力学性能变化进行了对比研究,详细讨论了填料的添加对硅橡胶耐辐照性能的影响。同时,利用差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)对硅橡胶的耐辐照热学性能进行了探讨。实验结果与理论分析表明,氧化石墨烯在对硅橡胶体系协同补强的同时,对硅橡胶的耐辐照性能有明显的提升。在GO的保护下,硅橡胶辐照后的拉伸断裂强度、储能模量等主要力学性能,以及结晶温度稳定性等主要热学性能都展现出比未添加GO硅橡胶更好的稳定性,而高温热稳定性有一定但并不严重的损失。     

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。     

新型橡胶补强填料在绿色轮胎中的应用

以绿色轮胎为切入点,以传统补强填料与新型补强填料的对比为重点进行介绍,综述了传统补强填料的研究现状和性能不足,然后概述了短纤维、木质素和碳酸钙等新型补强填料的优越性能,并指出以短纤维、木质素和碳酸钙为代表的新型补强填料的使用,加快了橡胶配方优化的进程,凸显了绿色轮胎技术的发展方向,是发展绿色橡胶行业的新需求。     

防水卷材用改性胶粉/EPDM/PP热塑性弹性体的制备与性能研究

以乙丙橡胶(EPDM)、胶粉和聚丙烯(PP)等为主要原料,采用共混的方法制备了改性胶粉/EPDM/PP热塑性弹性体,研究了胶粉的改性剂、充油EPDM用量和胶粉用量等对改性胶粉/EPDM/PP热塑性弹性体性能的影响。结果表明:橡胶再生剂RV2和酚醛树脂并用改性胶粉所制得的改性胶粉/EPDM/PP热塑性弹性体综合性能最优;使用7.5份充油EPDM所制得的弹性体综合性能最优;随着胶粉用量的增加,热塑性弹性体的综合性能下降,使用15份改性胶粉时性价比最高,同时满足国标GB/T 27789—2011要求。对微观结构进行分析,经过橡胶再生剂RV2和酚醛树脂改性后的胶粉与橡胶基体和PP间形成了良好的结合。     

氟硅橡胶复合膜透气性的研究

通过把氟硅橡胶填充进多孔微滤支撑体来制备聚偏氟乙烯(PVDF)和氟硅橡胶(FVMQ)的复合膜.并研究了支撑层孔径和白炭黑填料对FVMQ复合膜透气性能的影响.自制气室,测试了FVMQ复合膜对H2、Ar和N2的渗透特性.结果表明,PVDF膜孔径越大FVMQ复合膜的渗透速率就越快,在FVMQ溶液中加入白炭黑填料却降低了膜的渗透速率.支撑层孔径对膜渗透性能的影响比填料的影响显著.对FVMQ复合膜透气性的研究为其在气体分离方面应用奠定基础.     

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.     

荧光标记硅橡胶中填料网络结构的可视化研究

采用稀土铕配合物敏化荧光增强技术对沉淀法二氧化硅补强硅橡胶填料网络结构进行荧光标记,利用扫描电镜、激光扫描共聚焦显微镜、橡胶加工分析仪和固体流变分析仪对填充硅橡胶的填料网络结构、硫化性能以及动态力学性能进行测定与分析。通过激光扫描共聚焦显微镜可视化结果计算得到30~60份二氧化硅填充硅橡胶的填料网络连接率分别为31%,41%,58%和70%。硫化过程中表征填料-填料相互作用的最小转矩(ML)、应变扫描过程中Payne效应、剪切储能模量之差ΔG′(G′0-G′∞)都逐渐增大,表明随着填料份数的增加填充硅橡胶内部逐渐形成较强的填料网络结构,这与得到的填料网络连接率值一致,说明荧光标记技术与激光扫描共聚焦显微镜联用可以实现硅橡胶中填料网络结构的可视化。