聚硼硅氧烷改性高温硫化硅橡胶的力学性能研究
发布时间：2021-08-05 02:24
聚硼硅氧烷（PBDMSs）以其独特的粘弹性成为了良好的减振和抗冲击保护材料,为探究PBDMSs的物理交联网络结构对体系粘弹性的影响,本文将不同羟基含量（质量分数）的端羟基聚二甲基硅氧烷（PDMS-OH）分别与硼酸进行反应,制备不同硼化交联密度的PBDMSs,对合成的PBDMSs的结构、热力学及流变性能进行了研究。但由于PBDMSS呈黏流态,不易直接生产使用,为解决该问题,本文利用PBDMSs对高温硫化硅橡胶进行共混改性,探究改性前后高温硫化硅橡胶的力学性能,结果如下:随着原料PDMS-OH羟基含量的增大,生成物PBDMSs的硼化交联密度增大;当PDMS-OH的羟基含量为1%和2%时,PBDMSs具有一定的结晶能力;PBDMSs具有优异的阻尼耗散能力和出色的回弹性能,PBDMS5（PDMS-OH的羟基含量为9.2%）的阻尼耗散能力和回弹能力最好,其平台储能模量值可达2221 KPa,最大损耗模量值为910KPa;原料PDMS-OH的羟基含量影响生成物PBDMSs的物理交联网络结构,进而对PBDMSs的动态模量有显著影响,实际应用时可根据需求改变PDMS-OH的羟基含量来调节PBDMSs的...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚硼硅氧烷的结构简式Fig.1-1Structureformulaofpolyborosiloxanes
48年，白炭黑补强的硅橡胶的研制成功标志着硅橡胶正式进入实用领域。1957年，我国开始进行硅橡胶的工业化研究，目前硅橡胶的性能优异且应用领域十分广泛[40]。硅橡胶是有机硅产品中产量最大，应用最为广泛的一大类产品。按照硫化方法的不同，硅橡胶可分为三大类：高温硫化硅橡胶、室温硫化硅橡胶和液体硅橡胶。其中高温硫化硅橡胶是硅橡胶产品中产量最大、应用最广泛的一大类产品[41]。高温硅橡胶之所以有如此好的发展前景，主要是由于高温硅橡胶具有许多优异的性能，这些性能是由其化学结构决定的，高温硅橡胶的分子结构如图1-2所示[40]。高温硅橡胶属于硅胶系高分子材料，主链为Si—O—Si结构，侧基为有机基团，是一种线型有机无机杂化高分子，因此高温硅橡胶具有较好的柔顺性、在较宽温域内力学性能稳定、具有更宽的环境适应性。由于Si—O—Si的键能较大（422.5kJ/mol），因此高温硅橡胶的耐高温性能优异，通常能在200℃下长时间使用。因其主链上的Si—O键的键角和键长都大于碳碳单键，且主链上的氧原子无法带有任何取代基或其它原子，因此高温硅橡胶具有优异的耐低温性能。由于高温硅橡胶的Tg较低，因此高温硅橡胶在室温附近具有稳定的性能[3,42]。此外，高温硅橡胶还具有许多优异的特性，如电气特性、疏水性、耐臭氧、耐辐照、透明性、抗老化性能、绝缘性能、生理惰性、透气性[43]、无毒无味、高的机械强度和粘接力、以及高弹性、低阻抗、粘弹性[44]等力学特性。图1-2高温硅橡胶的分子结构（其中，R为有机基团）Fig.1-2Molecularstructureofhightemperaturesiliconerubber(whereRisorganicgroup)由于高温硅橡胶具有许多其它胶种所不能伦比的独特性能，因此高温硅橡胶能够在航空航天、化工、农业、医疗卫生、电子、电气、汽车机械、建筑、船舶、
PBDMSs的结构及性能分析19第3章PBDMSs的结构及性能分析3.1结构分析采用傅里叶红外光谱分析仪（FTIR）对5种PBDMSs样品的结构单元进行了表征，其红外光谱图如图3-1所示。图3-1PBDMSs的红外光谱图（a）原始图；（b）分峰图Fig.3-1InfraredspectrumofPBDMSs（a）originaldiagram；（b）peakseparationdiagram图3-1（a）为PBDMSs样品的原始红外光谱图，由于1340cm-1处的吸收峰不是单峰，因此对该吸收峰进行分峰，分峰图如图3-1（b）所示。图3-1中的曲线PBDMS1至PBDMS5分别表示用羟基含量分别为1%、2%、4%、6%和9.2%的PDMS-OH为原料与硼酸按照100:3的质量比反应合成的不同的PBDMSs样品。由图3-1（a）可知，5条曲线的出峰位置基本一致。谱图中，2965cm-1处为硅氧烷上CH3的伸缩振动，1340cm-1处为Si—O—B的吸收峰，1007cm1处为主链Si—O—Si的伸缩振动峰，1260cm-1和860cm-1为Si(CH3)2的伸缩振动峰[13,67-68]。其中，1340cm-1处吸收峰的出现确认了分子链中Si—O—B的形成，表明硼原子被成功引入硅氧烷主链中，证明已成功制备出目标产物。并且PBDMS3、PBDMS4、PBDMS5样品的Si—O—B吸收峰依次向右偏移。由图3-1（b）可知，分峰后PBDMS3、PBDMS4、PBDMS5样品在1375cm-1处出现了B—O—B的吸收峰[13,69-70]，B—O—B结构的出现正是导致它们的Si—O—B吸收峰出现偏移的原因。由图3-1可知，本文合成的PBDMS1、PBDMS2样品中含有Si—O—Si、Si—O—B、CH3—Si—CH3结构单元，PBDMS3、PBDMS4、PBDMS5样品中含有B—O—B、Si—O—Si、Si—O—B、CH3—Si—CH3结构单元。这说明PBDMS1和PBDMS2的反应过程中不涉及显著的硼酸聚合，PBDMS3、PBDMS4、PBDMS5在反应过程中除了生成所需要的Si—O—B，硼酸的自聚合也在高温下发生，从而形成副产物B—O—B[10,15,27]。126
本文编号：3322874
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚硼硅氧烷的结构简式Fig.1-1Structureformulaofpolyborosiloxanes
48年，白炭黑补强的硅橡胶的研制成功标志着硅橡胶正式进入实用领域。1957年，我国开始进行硅橡胶的工业化研究，目前硅橡胶的性能优异且应用领域十分广泛[40]。硅橡胶是有机硅产品中产量最大，应用最为广泛的一大类产品。按照硫化方法的不同，硅橡胶可分为三大类：高温硫化硅橡胶、室温硫化硅橡胶和液体硅橡胶。其中高温硫化硅橡胶是硅橡胶产品中产量最大、应用最广泛的一大类产品[41]。高温硅橡胶之所以有如此好的发展前景，主要是由于高温硅橡胶具有许多优异的性能，这些性能是由其化学结构决定的，高温硅橡胶的分子结构如图1-2所示[40]。高温硅橡胶属于硅胶系高分子材料，主链为Si—O—Si结构，侧基为有机基团，是一种线型有机无机杂化高分子，因此高温硅橡胶具有较好的柔顺性、在较宽温域内力学性能稳定、具有更宽的环境适应性。由于Si—O—Si的键能较大（422.5kJ/mol），因此高温硅橡胶的耐高温性能优异，通常能在200℃下长时间使用。因其主链上的Si—O键的键角和键长都大于碳碳单键，且主链上的氧原子无法带有任何取代基或其它原子，因此高温硅橡胶具有优异的耐低温性能。由于高温硅橡胶的Tg较低，因此高温硅橡胶在室温附近具有稳定的性能[3,42]。此外，高温硅橡胶还具有许多优异的特性，如电气特性、疏水性、耐臭氧、耐辐照、透明性、抗老化性能、绝缘性能、生理惰性、透气性[43]、无毒无味、高的机械强度和粘接力、以及高弹性、低阻抗、粘弹性[44]等力学特性。图1-2高温硅橡胶的分子结构（其中，R为有机基团）Fig.1-2Molecularstructureofhightemperaturesiliconerubber(whereRisorganicgroup)由于高温硅橡胶具有许多其它胶种所不能伦比的独特性能，因此高温硅橡胶能够在航空航天、化工、农业、医疗卫生、电子、电气、汽车机械、建筑、船舶、
PBDMSs的结构及性能分析19第3章PBDMSs的结构及性能分析3.1结构分析采用傅里叶红外光谱分析仪（FTIR）对5种PBDMSs样品的结构单元进行了表征，其红外光谱图如图3-1所示。图3-1PBDMSs的红外光谱图（a）原始图；（b）分峰图Fig.3-1InfraredspectrumofPBDMSs（a）originaldiagram；（b）peakseparationdiagram图3-1（a）为PBDMSs样品的原始红外光谱图，由于1340cm-1处的吸收峰不是单峰，因此对该吸收峰进行分峰，分峰图如图3-1（b）所示。图3-1中的曲线PBDMS1至PBDMS5分别表示用羟基含量分别为1%、2%、4%、6%和9.2%的PDMS-OH为原料与硼酸按照100:3的质量比反应合成的不同的PBDMSs样品。由图3-1（a）可知，5条曲线的出峰位置基本一致。谱图中，2965cm-1处为硅氧烷上CH3的伸缩振动，1340cm-1处为Si—O—B的吸收峰，1007cm1处为主链Si—O—Si的伸缩振动峰，1260cm-1和860cm-1为Si(CH3)2的伸缩振动峰[13,67-68]。其中，1340cm-1处吸收峰的出现确认了分子链中Si—O—B的形成，表明硼原子被成功引入硅氧烷主链中，证明已成功制备出目标产物。并且PBDMS3、PBDMS4、PBDMS5样品的Si—O—B吸收峰依次向右偏移。由图3-1（b）可知，分峰后PBDMS3、PBDMS4、PBDMS5样品在1375cm-1处出现了B—O—B的吸收峰[13,69-70]，B—O—B结构的出现正是导致它们的Si—O—B吸收峰出现偏移的原因。由图3-1可知，本文合成的PBDMS1、PBDMS2样品中含有Si—O—Si、Si—O—B、CH3—Si—CH3结构单元，PBDMS3、PBDMS4、PBDMS5样品中含有B—O—B、Si—O—Si、Si—O—B、CH3—Si—CH3结构单元。这说明PBDMS1和PBDMS2的反应过程中不涉及显著的硼酸聚合，PBDMS3、PBDMS4、PBDMS5在反应过程中除了生成所需要的Si—O—B，硼酸的自聚合也在高温下发生，从而形成副产物B—O—B[10,15,27]。126
本文编号：3322874
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