新型硅橡膠的制備與性能研究.pdf

1、硅橡膠由于具有耐高低溫性、耐候性、耐臭氧性、電絕緣性等優(yōu)異的特性，因此在眾多領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，是國民經(jīng)濟(jì)中必不可少的高分子復(fù)合材料。制備新型功能型硅橡膠及研究硅橡膠的新型交聯(lián)體系具有重要的理論意義及應(yīng)用價(jià)值。本文圍繞這兩方面進(jìn)行了研究，一方面制備出新型的耐輻照硅橡膠，提出了兩種簡(jiǎn)單而有效的提高硅橡膠耐輻照性能的方法：另一方面研究了以甲基氯丙基聚硅氧烷為基膠，多胺化合物為交聯(lián)劑的新型交聯(lián)體系。
　　 本文提出利用稀土氧化物(氧

2、化釔、氧化鈰、氧化釓)作為硅橡膠的耐輻照添加劑，研究了單一稀土氧化物、混合稀土氧化物及稀土氧化物與傳統(tǒng)耐輻照添加劑(硫酸鋇)混用對(duì)高溫硫化硅橡膠、室溫硫化硅橡膠耐輻照性能的影響，通過測(cè)試輻照前后硅橡膠力學(xué)性能的變化證明稀土氧化物能有效地提高硅橡膠的耐輻照性能，在稀土氧化物用量為10-20份時(shí)，制備的硅橡膠具有優(yōu)異的耐輻照性能，這是一種簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)的提高硅橡膠耐輻照性能的方法。
　　 利用四苯基環(huán)戊二烯酮、苊式環(huán)戊二烯酮、菲式環(huán)戊二

3、烯酮與乙烯基三乙氧基硅烷進(jìn)行Diels-Alder反應(yīng)，分別合成了三種含稠環(huán)基團(tuán)的乙氧基硅烷：四苯基苯基三乙氧基硅烷(TPHPHS)、苊式多苯基三乙氧基硅烷(APHS)、菲式多苯基三乙氧基硅烷(PPHS)。利用這三種含稠環(huán)的乙氧基硅烷作為結(jié)構(gòu)化控制劑處理氣相法白炭黑，得到三種處理后氣相法白炭黑：TPHTS、APHTS、PPHTS，通過測(cè)試表面處理前后氣相法白炭黑的固體紫外、比表面積及表面羥基含量證明稠環(huán)基團(tuán)成功的接枝到氣相法白炭黑表面。

4、表面處理過程既處理掉氣相法白炭黑表面的羥基又將耐輻照的稠環(huán)基團(tuán)接枝到氣相法白炭黑表面。使用處理的氣相法白炭黑作為硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)填料，制備了新型耐輻照硅橡膠，所得到的硅橡膠樣品有很好的耐輻照性能，在空氣中經(jīng)過500 kGy劑量高能輻照后，含有50份TPHTS硅橡膠的拉伸強(qiáng)度由8.84 MPa下降到5.71 MPa；含有50份APHTS0硅橡膠的拉伸強(qiáng)度由8.50MPa下降到6.03 MPa；含有50份PPHTS硅橡膠的拉伸強(qiáng)度由8.63 M

5、Pa下降到6.31 MPa。
　　 由于含稠環(huán)基團(tuán)硅氧烷上的稠環(huán)基團(tuán)空間位阻較大，接枝到氣相法白炭黑表面的稠環(huán)基團(tuán)數(shù)量有限，導(dǎo)致氣相法白炭黑表面殘余的羥基較多，因此使用六甲基二硅氮烷對(duì)TPHTS、APHTS、PPHTS進(jìn)一步表面處理得到了白炭黑TPHMTS、APHMTS、PPHMTS，分別以其作為補(bǔ)強(qiáng)填料制備了新型耐輻照硅橡膠，所得到的硅橡膠樣品既有很好的力學(xué)性能也有很好的耐輻照性能，在空氣中經(jīng)過500 kGy劑量高能輻照后，以

6、60份TPHMTS補(bǔ)強(qiáng)的硅橡膠拉伸強(qiáng)度由10.16 MPa下降到7.26 MPa；以60份APHMTS補(bǔ)強(qiáng)的硅橡膠拉伸強(qiáng)度由8.71MPa下降到7.12MPa；以60份PPHMTS補(bǔ)強(qiáng)的硅橡膠拉伸強(qiáng)度由9.06 MPa下降到6.01 MPa。
　　 利用三種含苯基的硅氧烷(甲基苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷)處理氣相法白炭黑，分別得到三種處理后的白炭黑MPHTS、DPHTS、PHTS，通過測(cè)試處理前后白炭

7、黑的固體紫外、比表面積、表面羥基含量及元素分析證明苯基成功的接枝到氣相法白炭黑表面。測(cè)試結(jié)果表明由于苯基空間位阻比稠環(huán)基團(tuán)的小，因此處理后氣相法白炭黑表面羥基較少，不需要用六甲基二硅氮烷進(jìn)行再處理就有較好的補(bǔ)強(qiáng)效果。使用處理的氣相法白炭黑作為硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)填料，制備了新型耐輻照硅橡膠，通過測(cè)試輻照前后硅橡膠的力學(xué)性能及交聯(lián)密度證明處理后的氣相法白炭黑既具有較好的補(bǔ)強(qiáng)作用還具有很好的耐輻照性能，在空氣中經(jīng)過500 kGy劑量高能輻照后，以6

8、0份MPHTS補(bǔ)強(qiáng)的硅橡膠拉伸強(qiáng)度由8.46 MPa下降到5.53 MPa，以60份DPHTS補(bǔ)強(qiáng)的硅橡膠拉伸強(qiáng)度由8.04 MPa下降到5.08 MPa，以60份PHTS補(bǔ)強(qiáng)的硅橡膠拉伸強(qiáng)度由9.59 MPa下降到4.82 MPa。
　　 通過甲基氯丙基二乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷共水解制備了含有Me2SiO鏈節(jié)的甲基氯丙基環(huán)硅氧烷混合物，以四甲基氫氧化銨硅醇鹽為催化劑利用其與八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)陰離子開環(huán)聚合得到不同

9、氯丙基含量的甲基氯丙基聚硅氧烷。以甲基氯丙基聚硅氧烷為基膠，多胺化合物(四乙烯五胺、氨丙基硅油、氨乙基氨丙基硅油)為交聯(lián)劑，氧化鋅為酸吸收劑，通過氨基與氯代烴反應(yīng)的新型交聯(lián)體系來制備新型縮合型高溫硫化硅橡膠。實(shí)驗(yàn)探討了影響硅橡膠性能的各個(gè)因素，得到了最佳的工藝條件，從而制備了具有優(yōu)異力學(xué)性能的新型硅橡膠，以四乙烯基五胺為交聯(lián)劑制備新型硅橡膠拉伸強(qiáng)度為10.24MPa，撕裂強(qiáng)度為39.06 kN/m，斷裂伸長(zhǎng)率為920％；以氨丙基硅油為交