PBDMS改性双组分硅胶的动态力学及抗冲击性能研究
发布时间：2021-07-22 15:30
硼化端羟基聚硅氧烷（PBDMS）是一种具有剪切增稠特性的抗冲击智能材料,抗冲击智能材料在低应变速率下呈流动态,当受到冲击时材料会表现出固体状态从而消耗大量能量,因此材料具备抗冲击性能。采用SiO2颗粒填充PBDMS制备PBDMS-SiO2复合材料,用其改性硅胶得到PBDMS改性双组分硅胶。研究了改性前后硅胶的动态抗冲击性能及SiO2含量对材料性能影响。动态热机械分析结果表明,随着SiO2含量的增加,改性双组分硅胶的吸能减震效果及弹性变强。通过Hopkinson压杆实验测试材料在不同应变速率下的真实应力/应变,结果表明PBDMS改性双组分硅胶抗冲击性能增强且在较高应变速率下具有更高的强度。激光扫描共聚焦显微镜分析表明,PBDMS-SiO2以粒子形式存在于改性硅胶当中。PBDMS可以提高双组分硅胶的抗冲击性能,SiO2可以提高改性双组分硅胶的弹性及缓冲减震效果。
【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(05)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
纯硅胶、SiO2含量不同的PBDMS改性双组分硅胶样品的LSCM图
在振动频率50Hz和1Hz条件下，采用动态热机械分析仪对材料的损耗模量进行测试，SiO2含量不同的PBDMS改性双组分硅胶样品的损耗模量见图2。从图可以看出，随着SiO2含量的增加，PBDMS改性双组分硅胶样品的损耗模量提高，说明SiO2具有提高材料减震吸能的作用。原因是SiO2作为增强相分散在高分子链之间的间隙，受到外力作用时高分子链的运动空间缩小，高分子链移动形变的阻力增大，高分子链与链之间以及高分子链与SiO2之间，由于运动产生摩擦之后以热的形式损耗的能量增大，因此SiO2含量越高，PBDMS改性双组分硅胶的损耗模量越大。SiO2含量为8%时，样品损耗模量最大，为0.07MPa。在振动频率为50Hz和1Hz条件下，采用动态热机械分析仪对材料的储能模量进行测试，SiO2含量不同的PBDMS改性双组分硅胶样品的储能模量见图3。由图看出，随着SiO2含量的增加，PBDMS改性双组分硅胶样品的储能模量提高，在高频和低频振动时储能模量的趋势基本一致。当SiO2含量达到8%时，样品储能模量达到最大值，为0.20MPa，说明在一个周期内样品在交变应力作用下储存弹性变形能量的能力最佳，同时也说明样品在变形后的回弹能力也变大。此时样品在具有较强阻尼耗能性能的前提下，也具有较强的高弹回复能力。PBDMS改性双组分硅胶样品储能模量随着SiO2含量增加而提高的原因是，SiO2作为增强相分散在高分子链中，增大了高分子链受到外力时的运动阻力，导致材料在相同位移时能够储存更多的弹性变形能量。但SiO2含量进一步增大（大于10%）会影响PBDMS改性双组分硅胶的反应固化过程。
在振动频率为50Hz和1Hz条件下，采用动态热机械分析仪对材料的储能模量进行测试，SiO2含量不同的PBDMS改性双组分硅胶样品的储能模量见图3。由图看出，随着SiO2含量的增加，PBDMS改性双组分硅胶样品的储能模量提高，在高频和低频振动时储能模量的趋势基本一致。当SiO2含量达到8%时，样品储能模量达到最大值，为0.20MPa，说明在一个周期内样品在交变应力作用下储存弹性变形能量的能力最佳，同时也说明样品在变形后的回弹能力也变大。此时样品在具有较强阻尼耗能性能的前提下，也具有较强的高弹回复能力。PBDMS改性双组分硅胶样品储能模量随着SiO2含量增加而提高的原因是，SiO2作为增强相分散在高分子链中，增大了高分子链受到外力时的运动阻力，导致材料在相同位移时能够储存更多的弹性变形能量。但SiO2含量进一步增大（大于10%）会影响PBDMS改性双组分硅胶的反应固化过程。在振动频率50Hz和1Hz条件下，采用动态热机械分析仪对材料的损耗因子进行测试，SiO2含量不同的PBDMS改性双组分硅胶样品的损耗因子见图4。由图可以看出：SiO2含量不同的PBDMS改性双组分硅胶样品的损耗因子在振动频率为1Hz时略微上升，但整体趋势基本稳定；振动频率为50Hz时，随着SiO2含量的增加，样品的损耗因子大幅下降，SiO2含量含量为8%时，样品的损耗因子最小，为0.31。为此选取SiO2含量为8%的PBDMS改性双组分硅胶进行后续实验。
【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击载荷下硼酸改性端羟基聚硅氧烷-二氧化硅复合材料的响应特性[J]. 周鼎,苗应刚,王严培,李峰,李玉龙. 兵工学报. 2018(01)
[2]Investigation on experimental method of low-impedance materials using modified Hopkinson pressure bar[J]. 苗应刚,李玉龙,邓琼,汤忠斌,胡海涛,索涛. Journal of Beijing Institute of Technology. 2015(02)
[3]纺织复合材料能量吸收性能的研究进展[J]. 薛璞,陶肖明,余同希. 力学进展. 2000(02)
本文编号：3297411
【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(05)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
纯硅胶、SiO2含量不同的PBDMS改性双组分硅胶样品的LSCM图
在振动频率50Hz和1Hz条件下，采用动态热机械分析仪对材料的损耗模量进行测试，SiO2含量不同的PBDMS改性双组分硅胶样品的损耗模量见图2。从图可以看出，随着SiO2含量的增加，PBDMS改性双组分硅胶样品的损耗模量提高，说明SiO2具有提高材料减震吸能的作用。原因是SiO2作为增强相分散在高分子链之间的间隙，受到外力作用时高分子链的运动空间缩小，高分子链移动形变的阻力增大，高分子链与链之间以及高分子链与SiO2之间，由于运动产生摩擦之后以热的形式损耗的能量增大，因此SiO2含量越高，PBDMS改性双组分硅胶的损耗模量越大。SiO2含量为8%时，样品损耗模量最大，为0.07MPa。在振动频率为50Hz和1Hz条件下，采用动态热机械分析仪对材料的储能模量进行测试，SiO2含量不同的PBDMS改性双组分硅胶样品的储能模量见图3。由图看出，随着SiO2含量的增加，PBDMS改性双组分硅胶样品的储能模量提高，在高频和低频振动时储能模量的趋势基本一致。当SiO2含量达到8%时，样品储能模量达到最大值，为0.20MPa，说明在一个周期内样品在交变应力作用下储存弹性变形能量的能力最佳，同时也说明样品在变形后的回弹能力也变大。此时样品在具有较强阻尼耗能性能的前提下，也具有较强的高弹回复能力。PBDMS改性双组分硅胶样品储能模量随着SiO2含量增加而提高的原因是，SiO2作为增强相分散在高分子链中，增大了高分子链受到外力时的运动阻力，导致材料在相同位移时能够储存更多的弹性变形能量。但SiO2含量进一步增大（大于10%）会影响PBDMS改性双组分硅胶的反应固化过程。
在振动频率为50Hz和1Hz条件下，采用动态热机械分析仪对材料的储能模量进行测试，SiO2含量不同的PBDMS改性双组分硅胶样品的储能模量见图3。由图看出，随着SiO2含量的增加，PBDMS改性双组分硅胶样品的储能模量提高，在高频和低频振动时储能模量的趋势基本一致。当SiO2含量达到8%时，样品储能模量达到最大值，为0.20MPa，说明在一个周期内样品在交变应力作用下储存弹性变形能量的能力最佳，同时也说明样品在变形后的回弹能力也变大。此时样品在具有较强阻尼耗能性能的前提下，也具有较强的高弹回复能力。PBDMS改性双组分硅胶样品储能模量随着SiO2含量增加而提高的原因是，SiO2作为增强相分散在高分子链中，增大了高分子链受到外力时的运动阻力，导致材料在相同位移时能够储存更多的弹性变形能量。但SiO2含量进一步增大（大于10%）会影响PBDMS改性双组分硅胶的反应固化过程。在振动频率50Hz和1Hz条件下，采用动态热机械分析仪对材料的损耗因子进行测试，SiO2含量不同的PBDMS改性双组分硅胶样品的损耗因子见图4。由图可以看出：SiO2含量不同的PBDMS改性双组分硅胶样品的损耗因子在振动频率为1Hz时略微上升，但整体趋势基本稳定；振动频率为50Hz时，随着SiO2含量的增加，样品的损耗因子大幅下降，SiO2含量含量为8%时，样品的损耗因子最小，为0.31。为此选取SiO2含量为8%的PBDMS改性双组分硅胶进行后续实验。
【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击载荷下硼酸改性端羟基聚硅氧烷-二氧化硅复合材料的响应特性[J]. 周鼎,苗应刚,王严培,李峰,李玉龙. 兵工学报. 2018(01)
[2]Investigation on experimental method of low-impedance materials using modified Hopkinson pressure bar[J]. 苗应刚,李玉龙,邓琼,汤忠斌,胡海涛,索涛. Journal of Beijing Institute of Technology. 2015(02)
[3]纺织复合材料能量吸收性能的研究进展[J]. 薛璞,陶肖明,余同希. 力学进展. 2000(02)
本文编号：3297411
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