硅橡胶绝热材料配方及性能研究

发布时间：2017-04-05 01:16

  本文关键词：硅橡胶绝热材料配方及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文分别从室温硫化(RTV)硅橡胶绝热材料的陶瓷化体系、耐烧蚀体系和新型阻燃剂等方面开展了配方研究,系统地研究了配方中各种体系对绝热材料性能的影响。首先,研究了基体材料中苯基硅橡胶,气相Si O2以及芳纶短纤的含量对RTV硅橡胶绝热材料性能的影响并优化了制备工艺。确定了RTV硅橡胶绝热材料的基础配方,发现添加50份苯基硅橡胶,20份气相Si O2和8份芳纶短纤的样品综合性能最优。其次,以室温硫化硅橡胶(RTV-107)为基材,低熔点玻璃粉为助瓷剂,添加煅烧高岭土、硅灰石、云母等硅酸盐类陶瓷填料,制备出一种陶瓷化硅橡胶绝热材料。测试结果表明,陶瓷化的绝热材料开始热分解温度和残炭量增加,热稳定性能得到大幅提升,电阻炉烧结后的样品有陶瓷特性且具备一定弯曲强度,微观形貌特征分别为不致密絮状结构(600℃烧结后)和液相桥连的多孔结构(800-1000℃烧结后)。同时氧乙炔烧蚀测试显示,在保持一定的机械性能基础上,样品的烧蚀炭层强度及烧蚀率都有大幅改进。其中,添加高岭土的样品综合性能较好,20s线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.218mm/s和0.107g/s,扫描电镜(SEM)中也观察到完整致密的表面炭层,表现出良好的耐高温冲刷性能。然后,研究了磷系阻燃剂聚磷酸铵(APP)、二乙基次膦酸铝(ADP)及其与POSS复配使用对RTV硅橡胶绝热材料性能的影响。发现三种阻燃剂无论单独添加还是复配使用都有效提升了RTV硅橡胶绝热材料烧蚀和阻燃性能,其中,添加了15份ADP和10份OPS的RTV硅橡胶的线烧蚀率为0.079mm/s,相比于标样下降了46%,最大热释放速率为159kW/m2,下降了53%,综合性能最优。最后,研究了环磷腈衍生物在RTV硅橡胶绝热材料中的应用。按文献方法合成了磷腈衍生物APESP,将其作为交联剂加入到RTV硅橡胶体系中,结果表明,不但材料力学性能有所提高,其烧蚀和阻燃性能也有显著提升。
【关键词】：室温硫化硅橡胶 绝热材料 烧蚀 线性烧蚀率 炭层
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ333.93
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 内绝热材料11-12
• 1.2 内绝热材料的隔热机理12-13
• 1.3 内绝热层材料组成13
• 1.4 国内外研究进展13-20
• 1.4.1 基体材料选择与改性14-15
• 1.4.2 陶瓷化填料15-16
• 1.4.3 阻燃体系16-20
• 1.4.4 硫化体系20
• 1.4.5 其他填料20
• 1.5 总结20-21
• 1.6 课题的提出及主要研究内容21-22
• 第2章 室温硫化硅橡胶绝热材料基础配方体系的优化22-30
• 2.1 引言22
• 2.2 实验部分22-24
• 2.2.1 主要原料、配方与设备22-24
• 2.2.2 样品制备24
• 2.2.3 性能测试24
• 2.3 结果与讨论24-29
• 2.3.1 不同芳纶短纤对硅基绝热材料的性能影响25-26
• 2.3.2 SiO_2含量对硅基绝热材料耐烧蚀性能的影响26-28
• 2.3.3 苯基硅橡胶含量对硅基绝热材料耐烧蚀性能的影响28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 陶瓷化RTV硅橡胶绝热材料的性能研究30-42
• 3.1 引言30-31
• 3.2 实验部分31-33
• 3.2.1 主要实验原料31
• 3.2.2 RTV硅橡胶绝热材料制备31-32
• 3.2.3 性能测试与表征32-33
• 3.3 结果与讨论33-41
• 3.3.1 陶瓷化RTV硅橡胶烧结成瓷性能分析35-37
• 3.3.2 陶瓷化填料对RTV硅橡胶绝热材料烧蚀性能的影响37-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 新型阻燃剂对RTV硅橡胶绝热材料性能的影响42-56
• 4.1 引言42-43
• 4.2 实验部分43-45
• 4.2.1 主要实验原料43
• 4.2.2 RTV硅橡胶绝热材料制备43-44
• 4.2.3 性能测试44-45
• 4.3 结果与讨论45-55
• 4.3.1 阻燃剂对RTV硅橡胶绝热材料力学和烧蚀性能的影响45-46
• 4.3.2 烧蚀后的RTV硅橡胶绝热材料形态学分析46-50
• 4.3.3 阻燃剂对RTV硅橡胶绝热材料热稳定性的影响50-52
• 4.3.4 阻燃剂对RTV硅橡胶绝热材料阻燃性能的影响52-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 磷腈化合物对RTV硅橡胶绝热材料性能的影响56-72
• 5.1 引言56
• 5.2 实验部分56-61
• 5.2.1 主要原料、配方与设备56-57
• 5.2.2 六氯环三磷腈的精制57
• 5.2.3 六氨丙基三乙氧基环三磷腈 (APESP)的合成57-58
• 5.2.4 室温硫化（RTV）硅橡胶胶片的制备58-60
• 5.2.5 室温硫化（RTV）硅橡胶绝热材料的制备60
• 5.2.6 性能测试60-61
• 5.3 结果与讨论61-70
• 5.3.1 合成产物的结构表征分析61-64
• 5.3.2 RTV硅橡胶胶片的性能分析64-67
• 5.3.3 RTV硅橡胶绝热材料的性能分析67-70
• 5.4 本章小结70-72
• 第6章 结论与展望72-74
• 6.1 全文总结72
• 6.2 主要创新点72-73
• 6.3 研究展望73-74
• 参考文献74-79
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单79-80
• 致谢80

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