含环氧基与丙烯酰氧基增粘剂的合成及应用研究

发布时间：2020-04-03 02:10

【摘要】：加成型液体硅橡胶(ALSR)是以Si-O键为主链的聚二甲基硅氧烷,是一种无毒、耐热、高复原性的柔性热固性透明材料的有机硅胶。加成型液体硅橡胶在固化过程中副反应较少,固化程度较高,硫化产品具有优良的耐热、耐高低温、绝缘和耐候等性能,在电子电器、石油化工、机械制造、建筑、航空航天、通讯和医疗卫生等各个领域都得到了广泛的应用。然而,加成型液体硅橡胶的缺点在于其硫化后的表面均为非极性基团,反应活性较低,因此与各种基材的粘接性能较差。为了提高与接触基材的粘接性能,本文以硅烷偶联剂为原料,合成了三种含有活性基团的增粘剂,将其应用于加成型液体硅橡胶中,考察其对硅橡胶粘接性能的影响。首先制备出了两种含有单一功能基团的增粘剂,考察了其对加成型硅橡胶粘接性能、硫化特性和力学性能的影响。研究结果表明,当含环氧基、丙烯酰氧基增粘剂的用量分别为0.6 phr和0.8 phr时,ALSR的粘接性能和力学性能达到最佳,ALSR与铝材之间的剥离强度及ALSR硫化胶的拉伸强度分别达到1.92 kN/m,4.02 MPa和1.66 kN/m,3.8 MPa。而未添加增粘剂时,剥离强度和拉伸强度分别为0.1 kN/m和3.04 MPa。同时,增粘剂对ALSR的硫化性能具有明显影响,当两种增粘剂的用量分别少于0.6和0.8 phr时,其对ALSR的硫化具有明显的促进作用,而当用量超过一定范围时,则会抑制ALSR的硫化。其次,通过聚甲基含氢硅氧烷和硅烷偶联剂在铂催化剂的作用下合成了含有环氧基和丙烯酰氧基两种基团的复合型有机硅增粘剂。并用于ALSR与铝材的粘接。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(~1H-NMR)对增粘剂的结构进行表征,并研究了增粘剂中反应物摩尔配比、反应温度、反应时间和固化条件对增粘剂结构及粘接性能的影响。研究结果发现,复合型增粘剂的最佳合成条件是:反应物配比为1:1.5,反应时间为4 h,反应温度为80℃,铂催化剂的浓度为0.15 ppm。此条件下合成的复合型增粘剂能明显提高ALSR与铝材之间的粘接性能,其剥离强度高达4.12 kN/m。通过在ALSR中加入增粘剂,考察了其用量对ALSR的粘接性能、粘度、硫化性能和力学性能的影响。研究结果发现,当复合型增粘剂用量为0.8 phr时,ALSR与铝材之间的粘接性能达到最佳,其剥离强度为4.12 kN/m。复合型增粘剂对ALSR的硫化性能有明显影响,当复合型增粘剂用量少于0.8 phr时,其对ALSR具有促进硫化的作用,但当其用量超过0.8 phr时,则对ALSR的硫化具有抑制作用。固化温度和固化时间对增粘剂的粘接作用也有一定的影响,随着固化温度的增加和固化时间的延长,硅橡胶的剥离强度均明显增加,这表明增粘剂的活性基团需要在加热条件下进行一段时间才能与基材表面形成强烈的相互作用,并显著增强粘接效果。
【图文】：

图 2-2 含环氧基增粘剂(a)/丙烯酰氧基增粘剂(b)的红外光谱图Fig.2-2 IR spectra of epoxy group-tackifier (a) and acroleyl oxide group-tackifier (b)图2-2中a和b分别为含环氧基和含丙烯酰氧基有机硅增粘剂的核磁共振氢谱，在δ=3.60 ppm 处出现了环氧基团中次甲基上氢的化学位移，在δ=2.70 ppm 和δ=2.81ppm 处出现了环氧基亚甲基上氢的化学位移，由此可以证明产物中存在环氧基团[90]；在δ=6.0 ppm 左右没有观察到乙烯基上氢的化学位移，而在δ=4.73 ppm 出现了硅氢键上氢的化学位移，这是因为在反应过程中，理论反应配比为 1:1，但为了充分反应，通常会使硅氢?

图 3-2 复合型有机硅增粘剂的红外光谱图Fig.3-2 IR spectrum of composite tackifier 3-2 为复合型有机硅增粘剂的红外光谱图，图中 1087 cm-1、1020 cm-1处别归属于 Si-O-C 和 Si-O-Si 的伸缩振动，911 cm-1和 126 cm-1处分别为称与非对称伸缩振动吸收峰，，1723 cm-1处为 C=O 的特征吸收峰，证明丙烯酰氧基团通过硅氢加成反应被成功的接枝在聚硅氧烷上。ppm (t1)15.010.05.00.0cbadeCppm (t1)15.010.05.00.0a bB图 3-3 复合型有机硅增粘剂的核磁共振氢谱图Fig.3-31H NMR spectrum of composite tackifier
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ430.1

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本文编号：2612783