二氧化硅填充硅橡胶辐照下顺磁性物质变化与材料结构性能研究

发布时间：2021-06-25 00:59

　　硅橡胶在某些应用环境中长期面临辐照、温度和振动冲击等综合作用,导致其性能下降,甚至功能失效。本论文以二氧化硅填充的硅橡胶为研究对象,利用伽马射线对硅橡胶和二氧化硅填料进行辐照,研究辐照对硅橡胶与二氧化硅填料之间相互作用的影响以及二氧化硅填料的改性方法与机理,并结合多种表征技术,分析所制备的二氧化硅填充硅橡胶复合材料以及二氧化硅接枝甲基硅油的结构和性能。本论文主要开展的工作和得到的结论如下:（1）研究了伽马辐照下二氧化硅填充硅橡胶的顺磁性物质变化。结果表明添加二氧化硅的硅橡胶内EPR信号主要是由填料二氧化硅引起的。硅橡胶顺磁性物质的浓度与填料的量和吸收剂量呈正相关,当吸收剂量低于100 kGy时,顺磁性物质浓度与吸收剂量成线性关系,当超过100kGy时,顺磁性物质的浓度达到饱和。（2）研究了辐照后纳米二氧化硅的顺磁性物质变化,以及辐照后的二氧化硅接枝甲基硅油的反应。电子顺磁共振结果表明辐照后纳米二氧化硅产生的顺磁性物质主要为俘获的空穴和电子,其在氩气中辐照可产生稳定的高浓度顺磁性物质,当通入空气后顺磁性物质的浓度下降明显,原因归结为顺磁性物质会与空气中的氧发生反应,同时升高温度也会加速顺... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．２二氧化硅填充硅橡胶（ｌＯＰｈｒ）在不同吸收剂量下的ＴＧ曲线??

?二氧化硅填充硅橡胶辐照下顺磁性物质变化与材料结构性能研究???１．４?丨?，?■?■???——５ｐｈｒ??０?１０ｐｈｒ??１．２?＇?一＾—２０ｐｈｒ?－??■?Ｏ－＾Ｏｐｈｒｌ??ｆ〇．８－?＿??Ｓ?／??１?°－６?？?／??０??１?１?＇???０?５０?１００?１５０?２００??Ａｂｓｏｒｂｅｄ?ｄｏｓｅ（ｋＧｙ）??图２．４?ＥＰＲ谱图强度（从峰到谷）与吸收剂量的关系??Ｆｉｇｕｒｅ?２．４?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔ＞ｖｅｅｎ?ＥＰＲ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ?（ｐｅａｋ?ｔｏ?ｖａｌｌｅｙ）?ａｎｄ?ａｂｓｏｒｂｅｄ?ｄｏｓｅ??图２．４是硅橡胶材料的自由基强度（从峰到谷）随吸收剂量的变化，从图中??可以看到随着吸收剂量的增大，硅橡胶材料的自由基信号的强度是增强的。当吸??收剂量低于５０ｋＧｙ时，硅橡胶自由基强度是线性增加的，当高于５０ｋＧｙ时，自??由基强度增加总体趋势缓慢，伽马辐射激发填料的电子，使其离开正常位置，产??生正空穴和自由电子，当被捕获的顺磁性物质达到饱和时，未被捕获的顺磁性物??质发生迁移，因此强度趋于平缓［９６］。??２２??

?二氧化硅填充硅橡胶福照下顺磁性物质变化与材料结构性能研宄???４０???—?４０?ｒ－ｒ?■??－?，｜??ｄ?ｖ?ｉｎ?ａｉｒ?〇?￣＂ｙ—ｂｌｏｗ?ａｉｒ??＊０?ｉｎ?Ａｔ?■?ｉｎ?Ａｒ??，丨．ａ?ｎ?，?ｊｘ??ｖ?＇￡－２０?ｙ??－４０??－４０??＇???３５１０?３５２０?３５３０?３５１０?３５２０?３５３０??Ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ（Ｇ）?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ（Ｇ）??图３．２?（ａ）纳米二氧化桂在不同气氛中辐照的ＥＰＲ谱（ｂ）在氩气中辐照后通入空气的??ＥＰＲ谱??Ｆｉｇｕｒｅ?３．２?（ａ）?ＥＰＲ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｎａｎｏ－ｓｉｌｉｃａ?ｉｒｒａｄｉａｔｅｄ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓ?（ｂ）?ＥＰＲ??ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ?ａｉｒ?ｉｎｔｏ?ｉｒｒａｄｉａｔｅｄ?ｓｉｌｉｃａ?ｉｎ?ａｒｇｏｎ??为了弄清顺磁性物质在空气中的变化规律，进行了如图３．２所示的工作。从??图３．２?（ａ）中可以看出，在５００?Ｇｙ的吸收剂量处理后，在空气中辐照后二氧化??硅基本没有出现ＥＰＲ信号，但是在氩气中辐照后它的信号很强。在图３．２?（ｂ）??中，将空气引入到氩气辐照后纳米二氧化硅中，结果发现它的ＥＰＲ峰强度明显??降低。有研究报道，辐照会导致纳米二氧化硅中产生缺陷，如被俘获的电子和空??穴，这些缺陷会在高温下运动并被杂质或其他缺陷俘获，从而形成稳定的点缺陷，??二氧化硅中未被俘获的顺磁性物质可能与二氧化硅内的结合水作用释放出氢［９６］。??这意味着当捕获位点饱和时，那些无


本文编号：3248172