耐低温脱酮肟型室温硫化硅橡胶的制备与性能

摘要

随着科学技术的发展，在极地考察、航空航天等领域使用的硅橡胶，需在低温条件下保持良好的弹性，但是传统的二甲基硅橡胶在-50℃左右因强烈结晶而失去弹性，已无法满足在低温领域的应用要求。本实验围绕制备非结晶型的耐低温硅橡胶展开，主要工作分为三部分:一是脱酮肟型室温硫化甲基苯基硅橡胶(RTV-MPSR)的制备及性能研究;二是合成α，ω-二羟基聚甲基乙基硅氧烷(PMES);三是脱酮肟型室温硫化甲基乙基硅橡胶(RTV-MESR)的制备及性能研究。
　　以α，ω-二羟基聚甲基苯基硅氧烷(PMPS)为基胶，制备RTV-MPSR并研究了交联剂、催化剂、填料对其性能的影响。力学性能和溶胀测试结果表明，交联剂、填料通过改善交联结构从而明显的影响RTV-MPSR的力学性能;催化剂主要影响RTV-MPSR的表干时间。综合考虑，RTV-MPSR的最佳配方为:交联剂用量6 phr，催化剂用量3 phr，白炭黑添加量20 phr，力学性能分别为拉伸强度2.45 MPa，断裂伸长率292％，撕裂强度10.7 kN/m。动态力学分析(DMA)测试表明RTV-MPSR为非结晶型硅橡胶，玻璃化变温度(Tg)为-100℃。红外(FTIR)表明最优配方下RTV-MPSR链端游离的羟基较少，内部分子链间已实现充分的交联。
　　以八甲基环四硅氧烷(D4)和六乙基环三硅氧烷(D3Et)为反应单体，采用阴离子开环聚合反应合成了α，ω-二羟基聚甲基乙基硅氧烷(PMES)，采用红外(FTIR)、核磁(NMR)、差示扫描量热(DSC)测试对其结构进行了表征。FTIR和NMR谱图表明合成的高聚物为无规共聚物，含-Si-CH2CH3、-Si-CH3、-OH，为α，ω-二羟基聚甲基乙基硅氧烷(PMES)。DSC表征PMES为非结晶型聚硅氧烷，Tg为-130℃。
　　以自制的PMES为基胶，制备RTV-MESR并研究了交联剂、催化剂、填料对其性能的影响。结果表明:当添加20 phr白炭黑，6 phr交联剂，3 phr催化剂时，RTV-MESR的力学性能最佳，拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度均达到最大值，分别为2.77 MPa、249％、9.5 kN/m; DSC结果表明RTV-MESR为非结晶型硅橡胶，玻璃化温度(Tg)在-130℃左右，并且随着MOS用量的增加，RTV-MESR的玻璃化温度Tg略有上升;DMA测试表明，所制备的硅橡胶为非结晶型硅橡胶，Tg为-120℃;RTV-MESR在低温脆性测试中，未出现明显变化，表现出优异的耐低温性能;在低温力学性能测试中，RTV-MESR未出现力学性能骤变的现象，表明RTV-MESR为无规高聚物，乙基链节的引入明显的破坏了材料的结晶状况;FTIR表明最优配方下RTV-MESR链端游离的羟基较少，内部分子链间已实现充分的交联。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 室温硫化硅橡胶

1．1．1 室温硫化硅橡胶的分类及特点

1．1．2 室温硫化硅橡胶的主要组成

1．1．3 室温硫化硅橡胶的固化机理

1．1．4 室温硫化硅橡胶近年来的研究进展

1．2 耐低温硅橡胶

1．2．1 硅橡胶低温性能的影响因素

1．2．2 二乙基共聚物的研究现状

1．3 课题的提出与研究内容

参考文献

第二章 脱酮肟型室温硫化甲基苯基硅橡胶的制备与性能

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验仪器及原料试剂

2．2．2 测试方法

2．2．3 室温硫化甲基苯基硅橡胶(RTV-MPSR)的制备

2．2．4 α，ω-二羟基聚甲基苯基硅氧烷(PMPS)的表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 催化剂用量对RTV-MPSR性能的影响

2．3．2 交联剂用量对RTV-MPSR性能的影响

2．3．3 白炭黑用量对RTV-MPSR性能的影响

2．3．4 RTV-MPSR的DMA测试分析

2．3．5 RTV-MPSR固化前后的FTIR谱图分析

2．4 本章小结

参考文献

第三章 α，ω-二羟基聚甲基乙基硅氧烷(PMES)的合成及表征

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料及试剂

3．2．2 测试方法

3．2．3 催化剂的制备

3．2．4 α，ω-二羟基聚甲基乙基硅氧烷(PMES)的合成

3．3 结果与讨论

3．3．1 PMES的FTIR分析

3．3．2 PMES的1HNMR分析

3．3．3 PMES的29SiNMR分析

3．3．4 PMES的DSC分析

3．4 本章小结

参考文献

第四章 室温硫化甲基乙基硅橡胶的制备及性能

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验仪器及原料试剂

4．2．2 测试方法

4．2．3 室温硫化甲基乙基硅橡胶(RTV-MESR)的制备

4．3 结果与讨论

4．3．1 交联剂对RTV-MESR性能的影响

4．3．2 催化剂用量对RTV-MESR性能的影响

4．3．3 白炭黑用量对RTV-MESR性能的影响

4．3．4 RTV-MESR的低温力学性能

4．3．5 RTV-MESR的DMA测试分析

4．3．6 RTV-MESR的FTIR谱图分析

4．4 本章小结

参考文献

第五章 结论

致谢

攻读硕士期间发表的论文及专利