聚硼硅氧烷改性硅胶与发泡聚氨酯动态力学性能研究

发布时间：2020-10-13 23:10

　　 聚硼硅氧烷(PBDMS)是一种具有特殊流变特性的高分子智能材料,这类材料在低应变率下呈流动态,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及缓冲吸能效果。本文主要通过硼酸与羟基硅油制备PBDMS,分析PBDMS的流变特性,及与硼化交联密度、羟基硅油(PDMS)的羟基含量的关系。与此同时,本文利用PBDMS改性双组份液体硅胶与发泡聚氨酯,分析改性前后材料的动态力学行为、缓冲吸能效果、抗冲击性能等,以及与硼化交联密度、羟基硅油含量、二氧化硅颗粒填充量量之间的关系。研究结果表明:(1)PBDMS的粘度会随着剪切速率的提高而提高。同时随着PDMS羟基含量的提高及硼化交联密度的增大,最高粘度值会上升,增稠效果更加显著。硼化交联密度有一定的饱和值,当PBDMS的硼化交联密度达到饱和时,PBDMS的最高粘度值也趋于平稳,羟基硅油(8.5%)与硼酸的羟基比例为1:3时,PBDMS的增稠效果最强。(2)不同羟基含量的PDMS制备的PBDMS改性硅胶时,随着硼化交联密度及PDMS羟基含量量增大,PBDMS改性硅胶的损耗模量与储能模量增大,阻尼因子减小,并且随着频率的提高,改性硅胶的损耗模量与储能模量也会随之提高,PBDMS的动态力学性能越好,材料在具有更高的阻尼耗散能力的同时具有更高的回弹性能。PBDMS改性液体硅胶之后,可以提高硅胶的缓冲吸能效果,并且其规律与动态力学性能规律相一致,即羟基含量越高,硼化交联密度越高,材料的缓冲吸能越好,在该次实验当中,爹基含量为8.5%的PDMS与硼酸含量比为1:3所制备的PBDMS改性液体硅胶的缓冲吸能效果最好。(3)在PBDMS改性液体硅胶当中,二氧化硅颗粒的填充量越高时以提高的材料的损耗模量及储能模量,提高了材料的动态力,学性能,但是填充量有一定的饱和值,、当二氧化硅颗粒含量增大到8%时,材料的填充量量量基本达到饱和,此时的动态力学性能趋于稳定。利用霍比金森杆测试后发现PBDMS改性之后的硅胶要比纯硅胶的抗冲击性能好,获得了更高的强度。并且在一定范围内,冲出的应变速率越高时,PBDMS对硅胶的抗冲击性能提升越明显,PBDMS硅胶表现出应变速率敏感效应。随着二氧化硅颗粒含量的增大,PBDMS改性硅胶的抗冲击性能也会随之增大直到填充量饱和,最优填充量为8%。(4)PBDMS改性发泡聚氨酯时,硬度会有所下降;同时在PBDMS改性发泡聚氨酯的缓冲吸能效果要强于纯发泡聚氨酯。PBDMS改性发泡聚氨酯后可以提高发泡聚氨酯的动态力学性能,使得材料在受力时获得更好的弹性且具有更优的消耗变形能量的能力,即更高的储能模量与损耗模量,并且在高频下,材料动态力学性能的提升更为显著。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ317
【部分图文】：

PDMS骨架结构

-lian 等人[58]以二苯基硅烷二醇，羟基硅油，甲基种 Si / B 比的聚硼硅氧烷。Rubinsztajn S 报道[6盐与二苯基硅烷的缩合反应合成聚硼硅氧烷树脂缩合过程，最终形成 Si-O-B 键。Ahmet KASGA）与三烷氧基硼（BTA）进行缩聚反应制备的聚中，其中最关键的是硼酸是否反应完全。高温处i-O 键会断裂，分子会相互反应，形成大分子量图 1-2 PDMS 骨架结构Fig.1-2 PDMS skeleton structure包含 Si-O-B 键的聚硼硅氧烷（PBDMS)。三种可

一般在 Hopkinson 压杆实验过程中，系统的入射杆和透射杆由高强度而成，但在本次实验当中，由于本论文中所采用的的材料为波阻抗较低的高分，对传统的 Hopkinson 压杆实验平台进行了调整。采用铝合金作为系统的入射 15mm。采用有机玻璃空心管作为透射杆，外径为 15mm，内径为 11mm。与心管端部覆盖有机玻璃盖片。在实验过程中，为确保应力波在传播中间没有散压杆的端部必须保证充分接触。据一维应力波理论，当子弹以一定的速度撞击入射杆时，在样品的方向上形成应力波[66]。入射脉冲的长度是子弹长度的两倍，脉冲幅度与冲击速度成正比到达样品和入射杆的接触面之后，其部分被反射，反射波以拉伸波的形式沿着，并且波的另一部分透过样品，进入透射杆。波在样本中的传播时间要长得多忽略了样本内的波传播效应[67]。吸收杆位于透射杆后面，其端部与一个巨大触，吸收透射杆上不需要的动量。应变传感器沿着压力杆径向安装在入射杆和与样品相等的距离处。它将应力波产生的应变转换为电压信号，并通过示波器记维弹性波传播理论，计算试样的应力和应变[68-71]。
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本文编号：2839828