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Ecoflex 00-30硅橡胶高低温交变和电子辐照效应研究

发布时间:2020-04-09 21:31
【摘要】:双组份加成液体硅橡胶作为一种主链以硅原子和氧原子交替组成的交联聚合物,因具有良好的耐高低温和耐辐照性能而广泛应用于空间环境中,用作柔性气动机械臂变形主体部分的材料应是一种可在多因素耦合的复杂空间环境中保持良好力学性能和热学性能的弹性体,目前已经有很多学者对硅橡胶在不同温度下以及多种粒子辐照后性能及结构进行了研究,但对液体硅橡胶在高低温交变环境作用后、电子辐照作用后以及两者顺次作用后性能及结构的改变研究较少,因此本文以柔性机械臂为应用背景,研究了Ecoflex 00-30硅橡胶在高低温交变、电子辐照以及两者顺次作用下结构与性能的变化,揭示了其力学性能和热稳定性的演化规律,从表面形貌、键合强度、取向程度和交联密度几个方面分析了其内部结构的变化,为液体硅橡胶在复杂的空间环境中的应用及寿命预测提供理论依据和数据支撑。实验结果表明,Ecoflex 00-30硅橡胶具有较好的热稳定性和耐寒性,高低温交变循环使得材料表面呈现褶皱状形貌,内部分子排列有序度降低,断裂伸长率降低,硬度和弹性模量升高,热稳定性提高,玻璃化转变温度提高,而硅橡胶的抗拉强度、化学键含量和交联程度受高低温交变影响不明显,在-40~150 ~oC内进行高低温交变循环120次后断裂伸长率仍可达到928.6%。在此温度区间内选取了-40~25 ~o C和40~150 ~o C对高低温交变循环后性能的变化进行对比,结果表明高温更易使表面形成气孔。-40~150 ~oC的温度循环后玻璃化转变温度由-109.5~o C提高至-60.4~o C,材料的热稳定性下降,初始分解温度和残碳量分别降低了5.17%和10.67%。电子辐照后,硅橡胶表面粗糙度增大,内部分子排列有序度降低,交联密度增大,抗拉强度和断裂伸长率降低,硬度和弹性模量升高,热稳定性降低。和原始状态的硅橡胶相比,1×10~(16) e/cm~2的高注量电子辐照后,表面损伤可引起材料发生脆性断裂,抗拉强度和断裂伸长率分别下降了72.83%和90.48%,邵氏硬度和模量分别提高了94.43%和1775.83%,交联密度由2.59×10~(-4)上升至9.69×10~(-4)mol/cm~3。电子辐照与高低温交变顺次作用后的Ecoflex 00-30硅橡胶性能更多的受电子辐照影响,顺次作用使得Ecoflex 00-30硅橡胶表面粗糙度增大,电子辐照主导了对表面状态的影响,高低温交变促进褶皱的形成,当辐照注量较小时,表面的损伤为两者各自独立特征的加和。硅橡胶在顺次作用后交联密度显著增大,分子排列规整性降低,化学键含量变化不明显。顺次作用对硅橡胶力学性能的影响不止于两种效应的简单叠加,5×10~(14)e/cm~2的电子辐照会增强高低温交变对硅橡胶力学性能的损伤,随着辐照注量的增大,顺次作用对单辐照下力学性能损伤的加重程度减弱。顺次作用后结构及力学性能的变化不止于两种效应的简单叠加,而对热稳定性的影响则表现为两种效应的相互抵消。
【图文】:

铂催化,加成反应,硅橡胶,聚有机硅氧烷


哈尔滨工业大学工学硕士学位论文成型硅橡胶通常由乙烯基生胶、含氢硅油及铂催化剂等氧烷为基础聚合物,含多官能团的聚有机硅氧烷为交联,于室温或加热条件下进行加成反应,使 Si-H 和 Si-C体交联结构,其加工性能优异,黏度较低,易于浇注成制品。其反应式如图 1-1[8]所示。

有机硅橡胶,力学性能,液体硅橡胶,硅橡胶


种结构复杂的制品。其反应式如图 1-1[8]所示。图 1-1 硅橡胶在铂催化下的加成反应式[8]液体硅橡胶(LSR)具有良好的机械性能,,Sungjune Park[9]等人研究了一系列业硅橡胶的模量、拉伸强度、断裂伸长率。并将 Sylgard-184 与 Ecoflex00-10 以同比例混合并表征混合物的力学性能。Ecoflex 硅橡胶在整个应变周期内表现出良好的断裂伸长率,但其弹性模量相比较低。 JingangGuo[10]等人对比了高浓度胶和液体硅橡胶的性能,研究结果表明,液体硅橡胶具有更好的拉伸性能、热稳性和耐寒性。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TQ333.93

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1 柴源;Ecoflex 00-30硅橡胶高低温交变和电子辐照效应研究[D];哈尔滨工业大学;2019年



本文编号:2621287

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