氧化锡修饰碳纳米管对提高硅橡胶热氧稳定性的协同效应及机理探究

摘要

硅橡胶(SR)作为高性能合成橡胶中的重要一员，与其他传统的碳链橡胶相比最为显著的特征在于其优异的热稳定性，被广泛用作高温环境下的弹性材料，在现代高新技术、航空航天等高科技领域有着不可替代的地位。为了使SR适应更为苛刻的高温环境，提高SR热稳定性的研究被广泛开展。提高SR热稳定性有许多方法，其中添加耐热添加剂是最为简便有效的方法之一。
　　本课题组的前期工作已证实碳纳米管(CNTs)与氧化铁纳米粒子(Fe2O3)能协同提高SR复合材料热氧稳定性。而相比于Fe2O3在捕捉自由基时的单电子转移反应，氧化锡(SnO2)捕捉自由基过程为多电子转移反应，那么是否CNTs与SnO2具有更大的协同效应。
　　基于以上考虑，本论文采用溶胶凝胶法制备SnO2-CNTs，并将其加入SR体系，系统研究了CNTs和SnO2之间的协同作用。结果表明，通过sol-gel法成功的将SnO2修饰于CNTs表面，修饰量为50.04％。通过将SnO2、CNTs和SnO2-CNTs与SR复合，测定SR基复合材料老化前后力学性能和TGA数据可知，SnO2、CNTs和 SnO2-CNTs作为耐热添加剂均能有效提高 SR热氧稳定性，其中SnO2-CNTs对提高SR热氧稳定性的效果最好。而通过将前期Fe2O3-CNTs系列的相关的研究数据加入对比，并将采用相同试验方法制备出的TiO2-CNTs系列作为对比，发现并非所有金属氧化物与CNTs均能产生正的协同作用。TiO2和CNTs在SR热氧稳定性上起了负的协同作用，SnO2与CNTs之间的协同作用要显著大于Fe2O3与CNTs。此外，还通过XPS表征老化前后耐热添加剂在SR基复合材料中的价态变化以及TG-DSC等热分析手段进一步探究了SnO2-CNTs在SR复合材料热氧降解过程中的作用机理。

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第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 硅橡胶简介

1.3 碳纳米管简介

1.4 溶胶-凝胶法简介

1.5 碳纳米管/硅橡胶复合材料研究进展

1.6 本论文工作的意义及主要研究内容

第二章 氧化锡与碳纳米管对提高硅橡胶热氧稳定性的协同效应

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 测试与表征

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 SnO2-CNTs/SR热氧稳定协同效应的机理探究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 测试与表征

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 全文结论

参考文献

发表论文及参加科研情况

致谢