氯封端线型聚硅氧烷偶联剂的制备及在白炭黑增强硅橡胶中的应用

摘要

本文采用八甲基环四硅氧烷（D4）分别与四氯化硅或三甲基氯硅烷进行阳离子开环反应，合成了两种氯封端的α-氯-ω-三氯线型聚硅氧烷（PTCSO）及α-氯线型聚硅氧烷（PSCSO）偶联剂。较适宜的反应条件均为：D4采用缓慢滴加方式加入到氯硅烷溶液中，氯硅烷始终保持充分过量，反应温度80℃，反应时间8～16h。以核磁共振谱及红外光谱表征了两者的分子结构；经热失重分析，PTCSO及PSCSO在热失重5％时的温度（T5％）分别为296℃和188℃，PTCSO表现出较高的热稳定性。
　　 采用上述合成的PTCSO及PSCSO对气相白炭黑进行表面改性，以改性气相白炭黑在800℃下的热失重残余、亲油度表征改性效果。结果表明，两者用量分别为气相白炭黑用量的6wt％及时的亲油值最高，亲油值分别为66．7％和32．9％，说明PTCSO的改性效果好于PSCSO。
　　 采用用量为气相白炭黑的1 wt％、3 wt％、5 wt％、7 wt％A171及KH560分别改性40份气相白炭黑并填充硅橡胶。结果表明，A171用量为1wt％，KH560用量为3wt％时气相白炭黑填充硫化胶力学性能较好。以40份1wt％A171、3wt％KH560、6wt％PTCSO、8wt％PSCSO分别改性的气相白炭黑填充硅橡胶，测定其拉伸性能、撕裂性能、硬度、动态力学性能、热失重、表面电阻率及体积电阻率，研究了硫化胶的力学性能、耐热性能及电绝缘性能。结果表明，填充6wt％PTCSO改性气相白炭黑的硫化胶具有较高的力学性能及耐热性能、优异的电绝缘性能，其拉伸及撕裂强度分别为9．9MPa和21．5MPa，在-35℃、1Hz频率下的阻尼系数为0．23，T5％为490℃，表面电阻率及体积电阻率分别为1．0×1014Ω及6．0×1012Ω·m；较填充40份未改性气相白炭黑的硫化胶的拉伸强度7．2MPa，-35℃、1Hz频率下的阻尼系数为0．1，T5％为470℃分别提高了37．5％、130％、4．3％。
　　 研究了硝酸钾及硝酸钠作为物理发泡剂时，其粒径对发泡硅橡胶开孔率及力学性能的影响。结果表明，随着发泡剂粒径的逐渐增大，发泡胶的开孔率逐渐升高，拉伸强度、撕撕裂强度及100％定伸强度逐渐下降；同时考察了PTCSO在发泡胶中的应用，实验表明，添加了6wt％PTCSO改性白炭黑的发泡胶的加工性获得明显改善，力学性能也明显提高。
　　 以一定粒径的尿素作为物理发泡剂，分别以过氧化苯甲酰（BP）在125℃下硫化5min，及以过氧化苯甲酰与双二五（BPDMH）共用的混合硫化剂在125℃和170℃下分别硫化2min和8mm制备了两种物理发泡胶。考察了尿素用量及硫化体系对发泡胶开孔率及力学性能的影响。结果表明，随着尿素用量增加，发泡胶开孔率逐渐升高，拉伸强度、撕撕裂强度及100％定伸强度逐渐下降；以BP+BPDMH共用硫化制备的发泡胶的开孔率较高，尿素用量为200份时，制备的发泡胶拉伸强度为1．5MPa，开孔率为69．4％；扫描电镜（SEM）观察其拉伸断面，发现其开孔大小及孔隙分布更均匀。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 硅烷偶联剂的特性及用途

1.1.1 硅烷偶联剂概论

1.2 硅烷偶联剂的合成方法

1.2.1 硅氢加成法

1.2.2 直接法合成

1.2.3 有机金属化合物法

1.2.4 醇解法

1.3 硅烷偶联剂的选用原则

1.4 有机硅橡胶及其增强

1.4.1 有机硅橡胶结构及性能

1.4.2 增强填料

1.5 有机硅泡沫材料

1.5.1 有机硅泡沫材料的性能及用途

1.5.2 硅橡胶泡沫材料的结构和物化性质

1.5.3 硅橡胶泡沫材料的制备方法

1.5.4 硅橡胶泡沫材料的现存问题及发展现状

1.6 本课题目的、意义及主要内容

1.6.1 目的与意义

1.6.2 主要内容

1.6.3 本课题的创新性

第二章 氯封端线型聚硅氧烷偶联剂的制备

2.1 实验部分

2.1.1 实验原料

2.1.2 实验主要设备

2.1.3 偶联剂的合成

2.1.4 表征

2.2 结果与讨论

2.2.1 反应条件的影响

2.2.2 偶联剂的表征

2.3 本章小结

第三章 改性气相白炭黑对硅橡胶的增强

3.1 实验部分

3.1.1 实验原料

3.1.2 实验主要设备

3.1.3 硫化胶的制备

3.1.4 硫化胶物理机械性能及电绝缘性能的测定

3.1.5 表征

3.1.6 气相白炭黑湿法表面改性

3.2 结果与讨论

3.2.1 PTCSO及PSCSO改性气相白炭黑的方法

3.2.2 改性气相白炭黑的表征

3.2.3 改性气相白炭黑补强硅橡胶

3.3 本章小节

第四章 改性气相白炭黑增强发泡硅橡胶

4.1 实验部分

4.1.1 实验原料

4.1.2 实验主要设备

4.1.3 发泡胶的制备

4.1.4 开孔率测定

4.1.5 发泡胶力学性能测定

4.1.6 SEM表征

4.2 结果与讨论

4.2.1 硫化曲线分析

4.2.2 偶联剂及发泡剂粒径对发泡硅橡胶力学性能及开孔率的影响

4.2.3 硫化剂及尿素用量对发泡硅橡胶力学性能及开孔率的影响

4.2.4 SEM分析

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢