氧化铁修饰石墨烯对硅橡胶热氧稳定性的影响

摘要

硅橡胶作为高性能合成橡胶中的重要一员，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。为了使硅橡胶适应更为苛刻的高温环境，提高硅橡胶热稳定性的研究被广泛开展。提高硅橡胶的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。石墨烯被发现至今，其优异的性能，使其成为许多高分子基复合材料研究的对象，以提高复合材料的力学、电学和热学等性能。石墨烯表面修饰手段也日益成熟和多样化。
　　本文将氧化石墨烯，石墨烯，以及γ-Fe2O3修饰的石墨烯(γ-Fe2O3-RGO)与高温硫化硅橡胶体系复合。研究了γ-Fe2O3-RGO对硅橡胶复合材料热氧稳定性的影响。结果表明：γ-Fe2O3-RGO是一种非常有效的耐热添加剂，与其他对照组相比，γ-Fe2O3-RGO/SR试样具有较高的热氧稳定性。为了进一步深入探究氧化铁粒径对硅橡胶热氧稳定性的影响，通过调控纳米粒子溶胶凝胶法制备过程中表面活性剂和前驱体的用量，制备了三种具有不同γ-Fe2O3粒径的γ-Fe2O3-RGO。采用激光显微拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等手段对粒子进行表征，通过比较对应的硅橡胶复合材料热氧老化后的力学性能，得到粒径对性能的影响。在S3纳米粒子中，大量粒径为4 nm的γ-Fe2O3纳米粒子均匀地分布在RGO表面，对应的硅橡胶复合材料S3/SR热氧老化后具有最好的力学性能，其中，试样老化后拉伸强度为5.0 MPa，老化后拉伸强度保持率达到80.78％。此外，通过测定硅橡胶复合材料热氧老化前后交联点间平均分子量(Mc)和热重分析(TGA)手段对硅橡胶复合材料的热氧降解过程进行深入分析，来进一步明确γ-Fe2O3-RGO在硅橡胶热氧降解过程中的作用。结果表明，γ-Fe2O3-RGO的加入能够大幅度提高硅橡胶复合材料的起始降解温度，但是在热失重后期，γ-Fe2O3-RGO反而加速了硅橡胶试样的降解，原因可能是γ-Fe2O3-RGO造成的热量集中。

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第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 硅橡胶简介

1.3 石墨烯简介

1.4 溶胶-凝胶法简介

1.5 石墨烯/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 γ-Fe2O3-RGO/SR纳米复合材料制备及其热氧稳定性

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 γ-Fe2O3-RGO对硅橡胶热氧稳定性作用分析

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