含改性硅微粉硅橡胶阻燃抑烟研究

为进一步提升硅橡胶(SR)的阻燃性能,利用硅烷偶联剂对硅微粉(SF)进行表面改性,以改性后的SF为阻燃剂,制备出SR样品。通过扫描电子显微镜(SEM)对改性前后SF表面形貌进行表征,通过极限氧指数(LOI)、水平垂直测试、锥形量热仪(CCT)、烟密度测试(SDT)等手段研究SR复合材料力学性能、阻燃性能、抑烟性能。研究表明:添加相同质量的SF和改性SF时,含改性SF的SR力学性能明显提升。其中,含21%(wt)改性SF/SR复合材料的力学、阻燃性能综合最佳。与纯SR相比,改性SF/SR复合材料的LOI增加了15%,热释放速率峰值降低86%,火灾增长指数降低了58%,最大烟密度降低43%。     

高耐磨低生热NBR/TBIR复合材料的结构与性能

采用高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)对丁腈橡胶(NBR)进行改性, 制备了高耐磨、 低生热输送轮用白炭黑填充的NBR/TBIR橡胶纳米复合材料. 研究了NBR/TBIR橡胶纳米复合材料的交联密度、 物理力学性能及填料分散性, 探讨了材料的结构对性能的影响. 研究结果表明, 与纯NBR相比, NBR/TBIR橡胶纳米复合材料的硫化速率和交联密度随TBIR用量的增加而增大; 在保持NBR硫化胶基本力学性能、 耐老化性能和耐溶剂性能基本不变的前提下, TBIR的加入使NBR/TBIR硫化胶的耐磨性提高15%, 动态压缩生热降低5%, 动态压缩永久变形降低22%, 白炭黑分散水平提高; 与丁腈橡胶/顺丁橡胶[NBR/BR(80/20), 质量份数比]硫化胶相比, NBR/TBIR(80/20, 质量份数比)硫化胶具有更低的动态压缩生热和动态压缩永久变形及更好的填料分散性.     

一种硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑/天然橡胶复合材料中的应用

采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(A187)与对氨基二苯胺(PPDA)反应,制备得到一种具有防老化功能的硅烷偶联剂,并通过1H-NMR、IR和MS对其结构进行表征.之后,将不同用量的硅烷偶联剂用于原位改性白炭黑制备防老功能化白炭黑/天然橡胶(NR)复合材料,并与相应的炭黑/NR、未改性白炭黑/NR及双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物(Si69)改性白炭黑/NR在加工性能、增强性能和防老化性能方面进行对比.硫化特性数据表明,防老偶联剂的添加使复合材料的黏度降低,最大转矩增加,正硫化时间缩短.动态黏弹性能显示,改性后白炭黑的分散性得到明显提高.复合材料的力学性能先随防老偶联剂用量的增加而提高,之后到达平台.当防老偶联剂的用量大于或等于白炭黑质量的10.8%时,复合材料的拉伸强度与炭黑/NR、Si69改性白炭黑/NR相当,远大于未改性白炭黑/NR的强度;而其撕裂强度都大于3种对比复合材料.经过100℃下不同天数的热氧老化后,添加防老偶联剂的复合材料表现出良好的性能保持率,优于添加防老剂4020的3种对比材料,表明防老偶联剂具有更好的防护效果.     

橡胶-填料相互作用对丁苯橡胶/白炭黑复合材料性能的影响

本文研究了硅烷偶联剂原位改性白炭黑对溶聚丁苯橡胶(SSBR)性能的影响,结果表明,通过哈克转矩流变仪对含有偶联剂的SSBR/白炭黑混炼胶进行原位热处理后可明显减弱混炼胶的Payne效应,改善白炭黑在橡胶基体中的分散.原位热处理方法能够明显提高硫化胶的300%定伸应力,降低动态压缩温升,同时可使硫化胶在0℃附近具有较高的损耗因子(tanδ),60℃附近具有较低的tanδ.对不同聚合方式得到的丁苯橡胶,即溶聚丁苯橡胶与乳聚丁苯橡胶(ESBR)/白炭黑复合材料的力学性能及动态力学性能进行了研究,结果表明,白炭黑在SSBR2305中分散效果优于在ESBR1502中;采用偶联剂原位改性白炭黑可以使SSBR2305硫化胶获得与ESBR1502硫化胶相当的物理机械性能,更理想的动态力学性能,从而得到力学性能、抗湿滑性、滚动阻力及耐磨性更加均衡的理想轮胎材料.通过对具有不同偶联效率的SSBR/白炭黑体系的微观结构与性能研究发现,随偶联效率的增加,其结合橡胶含量增加,Payne效应减弱;高偶联效率的S-SBR具有较低的动态压缩温升及较好的耐磨性.     

白炭黑增强型硅橡胶的组成及抗原子氧性能分析

为明确空间级硅橡胶的化学组成及填料添加对材料物理性能的影响, 采用填料复合方式制备硅橡胶高聚物材料, 并通过化学成分测试、 原子氧暴露试验及力学性能测试等研究其结构组成与物理性能. 经微观粒径测试得出硅橡胶中白炭黑填料粒径主要分布在8~16 μm; 经傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 核磁共振波谱( ¹H NMR和 ²⁹Si NMR)和溶胶凝胶渗透色谱(GPC)测试得出硅橡胶中含有Si—Me, Si—Ph, Si—O—Si等基团和甲基、 苯基等官能团, 其分子量分散系数为1.56, 并进一步推断出硅橡胶的分子结构及基胶与交联剂的反应类型为脱羟胺型; 经原子氧暴露试验及力学试验证实, 与未改性白炭黑填充的硅橡胶高聚物材料相比, 经硅烷改性白炭黑填充的硅橡胶高聚物材料表现出更好的抗原子氧性能, 动态力学测试后储能模量高54%, 并具有更好的应力应变响应性能. 研究结果表明, 采用表面改性处理方式可增强填料与硅橡胶基质的相互作用, 从而提高填料复合型硅橡胶高聚物材料的抗原子氧性能及综合力学性能.     

改性低分子量聚异戊二烯橡胶的合成与应用

采用阴离子溶液聚合法合成了低分子量3,4-聚异戊二烯(LPI), 并对其进行改性, 制备了硅氧烷改性的低分子量3,4-聚异戊二烯(MLPI), 将其应用于白炭黑补强的溶聚丁苯橡胶(SSBR)复合材料, 探究了端基改性物LPI-丙基甲基二甲氧基硅烷(LPI-CMDS)、 LPI-丙基三甲氧基硅烷(LPI-CTMS)、 LPI-丙基三乙氧基硅烷(LPI-CTES)和接枝改性物3-巯丙基三乙氧基硅烷接枝改性LPI(LPI-g-MTS)对SSBR复合材料中白炭黑的分散以及硫化胶性能的影响. 混炼胶的应变扫描和结合胶含量分析结果表明, MLPI增强了填料与聚合物之间的相互作用, 改善了白炭黑在复合材料中的分散, 其中LPI-g-MTS因活性位点多, 效果最佳; 与填充LPI的复合材料相比, 硫化胶的物理机械性能, 尤其是填充LPI-g-MTS后硫化胶的300%定伸应力和拉伸强度分别提升了89.66%和27.15%, 这为改善白炭黑在非极性橡胶中的分散提供了一条新途径.     

硅橡胶/有机凹凸棒土纳米复合材料的制备及性能

采用硅烷偶联剂KH-570对纯化的凹凸棒土进行表面处理,将经表面处理的凹凸棒土(OAT)与硅橡胶(SR)通过机械共混法制成纳米复合材料.借助FHR、TEM测试技术对凹凸棒土的有机改性进行了表征.研究了纳米复合材料的硫化行为、力学性能和热稳定性能.结果表明,OAT的加入降低了硅橡胶的正硫化时间.提高了最小和最大扭矩值,起到促进硫化的作用;复合材料的拉伸强度随OAT含量的增加而提高,但断裂伸长率在20份OAT添加量时达到了最大值,说明凹凸棒土可以用作硅橡胶的有效补强剂;热重分析(TGA)表明.OAT的加入提高了纳米复合材料的热稳定性能.     

粉煤灰/硅橡胶复合材料的性能研究

以粉煤灰为填料,采用Si-69、钛酸酯和硬脂酸三种偶联剂对其进行表面处理,采用红外光谱仪和扫描电镜分析了改性前后粉煤灰的表面结构和形貌,而后将粉煤灰添加到硅橡胶中,比较粉煤灰改性前后复合材料的力学性能和阻燃性能。实验结果表明:红外光谱证实三种偶联剂改变了粉煤灰的表面结构,SEM观察到改性后粉煤灰的比表面积得到了提高;改性粉煤灰/硅橡胶复合材料的力学性能和阻燃性能比未改性的粉煤灰/硅橡胶复合材料得到了较大的提高。当添加量为1%的硬脂酸改性粉煤灰/硅橡胶复合材料的力学性能和阻燃性能最佳。     

钛酸钾晶须对热硫化硅橡胶性能的影响

研究了钛酸钾晶须对热硫化硅橡胶复合材料的硫化特性、力学性能及热稳定性的影响,通过扫描电镜观察了复合材料的断面及晶须在基体中的分散性。结果表明:钛酸钾晶须能促进硅橡胶的硫化,提高其最高扭矩;同时,钛酸钾晶须对硅橡胶具有一定的补强作用,拉伸强度、硬度等随晶须用量的增加而增大;钛酸钾晶须的引入,使硅橡胶复合材料的热稳定性明显提高,填充量为9vol%时,与纯硅橡胶相比,复合材料的热分解温度提高了65℃,Kissinger法求出填充量为12vol%的钛酸钾晶须/硅橡胶复合材料的热分解活化能为193.62kJ/mol,高于相同填充量的白炭黑/硅橡胶复合材料,具有较好的热稳定性。     

c-BN对绝缘高导热硅橡胶性能的影响

采用聚二甲基硅氧烷基础胶、含氢硅油交联剂、立方氮化硼(c-BN)导热填料,制备了绝缘高导热硅橡胶;研究了c-BN的不同含量对硅橡胶导热性能、绝缘性能、物理性能的影响。结果表明:填充改性c-BN粉体可以大幅度提高硅橡胶体系的导热性能,在c-BN用量为80%时导热系数为7.16 W/(m·k),热阻为3.39 cm~2K/W;c-BN粉体会降低硅橡胶体系的绝缘性能和力学弹性,但当用量不超过80%时,击穿强度大于6 k V/mm、体积电阻率大于1×1012Ω·cm、硬度小于55、压缩永久变形小于30%,符合实际使用中的绝缘需要,符合产品安装和使用的条件,不易被压碎、压裂而且具有一定弹性。     

石墨烯改性硅橡胶研究进展

依据硅橡胶优异的热稳定性,有望应用于航天航空领域,但由于其自身的力学性能较差限制了它的应用。本文综述了力学性能、电性能和热稳定性优异的石墨烯改性硅橡胶的应用研究。介绍了石墨烯改性硅橡胶复合材料的四种制备方法——乳液共混法、溶液共混法、熔融共混法和机械共混法,重点综述了机械共混法制备石墨烯改性硅橡胶复合材料,比较并分析了石墨烯改性硅橡胶复合材料性能影响因素及其研究现状,发现国内外研究石墨烯改性硅橡胶主要用于硅橡胶的电性能研究,最后,对石墨烯改性硅橡胶复合材料的应用前景进行了展望。     

聚乙烯导热复合材料的电子束辐照改性

将低密度聚乙烯(LDPE)、氧化铝(Al₂O₃)和纳米二氧化硅(SiO₂)进行熔融共混,再通过电子束辐照对得到的材料进行改性,得到了同时具有高导热性能和力学性能的复合材料(PE-Al-Si)。 当纳米SiO₂的质量分数为1%,电子束辐照剂量为120 kGy时,与不含SiO₂的复合材料(PE-Al)相比,PE-Al-Si的导热系数达到了0.759 W/(m·K),提高了22%。 另外,PE-Al-Si的拉伸强度比PE-Al提高了17%。 证明SiO₂不仅可以改善复合材料的力学性能,同时还提高了辐照效率及复合材料的导热性能。     

不同改性剂对聚丙烯/碳酸钙复合材料性能的影响

以马来酸酐(MAH)、聚丙烯蜡(PPW)为主要原料,采用原位固相接枝改性法制得PP/CaCO3-MAH-PPW复合材料,并与添加相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)所制得的PP/PP-g-MAH/CaCO3复合材料进行比较。结果表明,CaCO3良好的分散性及其与PP基体适宜的界面粘接是复合材料具有较好韧性的关键因素。与PP/PP-g-MAH/CaCO3复合材料相比,PP/CaCO3-MAH-PPW复合材料表现出更佳的冲击、弯曲和加工性能,当m(PP)∶m(CaCO3)=100∶20时,材料缺口冲击强度达到最大值,是基体树脂的1.19倍。     

聚苯乙炔/碳纳米管复合材料的导电性能研究

本文以无水A lC l3作催化剂合成聚苯乙炔(PPA),用H2SO4对其进行磺化改性,采用其混法制得了PPA/碳纳米管(CNTs)及磺化PPA/CNTs复合材料,对二者的常温电导率及变温电导率进行了测试。结果表明:磺化PPA的电导率较PPA的提高了3个数量级;随着CMTs含量增加,复合材料的电导率升高;PPA/CNTs导电的阈值是3%,达极限电导率(0.04S/m)所需CNTs含量为25%,而磺化PPA/CNTs导电的阈值是2%,达极限电导率所需CNTs(0.14 s/m)含量为25%。并分析了温度变化对复合材料电阻变化的影响因素。     

改性SiO2载体对邻菲咯啉钌荧光特性及氧敏感荧光膜性能的影响

为提高极性荧光指示剂Ru(dpp)₃Cl₂在非极性硅橡胶中的分散性,以沉淀白炭黑、气相白炭黑和甲基MQ树脂,载负荧光指示剂Ru(dpp)₃Cl₂,再填充到二甲基硅橡胶(PDMS)中,制备氧敏感荧光膜.以分光光度计和荧光光谱仪,研究载体种类对Ru(dpp)₃Cl₂的吸附性、荧光特性及氧敏感荧光膜性能的影响.白炭黑载负Ru(dpp)₃Cl₂的荧光发射光谱相对其稀溶液约红移20 nm.载体表面的甲基可减弱SiO₂载体对Ru(dpp)₃Cl₂分子的吸附性和相互作用,减少荧光发射光谱的红移12 nm,提高荧光强度近10倍.白炭黑有助改善Ru(dpp)₃Cl₂在PDMS中的分散性和氧敏感荧光膜的荧光输出和猝灭比,尤以MQ树脂的效果最为显著.     

锂瓷石粉或硼砂增强陶瓷化硅橡胶复合材料的制备与性能

以硅橡胶为基体、锂瓷石粉和硼砂为烧结助剂,采用机械共混法,制备了具有陶瓷化防火功能的硅橡胶复合材料。通过力学测试、热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了该材料的结构、力学性能和烧结性能,研究了锂瓷石粉和硼砂对陶瓷硅橡胶复合材料性能的影响。结果表明:通过在体系中添加锂瓷石粉和硼砂,提高了硅橡胶复合材料的力学性能,降低了陶瓷化硅橡胶复合材料的起始分解温度,加快了烧结反应进程。当锂瓷石粉与硅橡胶的质量比为5∶100时,硅橡胶复合材料的综合力学性能最好,拉伸强度、断裂伸长率,撕裂强度分别提高了15.6%、34.8%、2.3%,添加锂瓷石粉的陶瓷复合材料经过烧结,能够形成均匀的陶瓷化整体结构,比添加硼砂的陶瓷化硅橡胶复合材料具有更好的烧结性能。     

超支化聚胺-酯改性聚硅氧烷及纳米银导电胶的制备与性能

利用端羟基超支化聚胺-酯(HBP3-OH)与马来酸酐的酯化反应,合成了含双键的超支化聚胺-酯(HBP3-MA),并用红外光谱和核磁共振光谱对HBP3-MA进行了表征.将HBP3-MA作为改性剂,液体硅橡胶为基体,镀银铜粉为导电填料,制备了改性硅橡胶导电复合材料.HBP3-MA参与到液体硅橡胶的固化,采用示差扫描量热仪(DSC)对复合体系的固化条件进行了研究.采用原位还原法在复合体系中生成纳米银,利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)对银纳米粒子的形貌和复合体系的结构进行了表征,探讨了纳米粒子增强复合物体系导电性的机理,即银纳米粒子具有低温烧结的特性,固化时可在镀银铜粉表面烧结,降低了镀银铜粉之间的接触电阻.最后,对导电复合材料的导电性能和粘结性能进行了研究.研究发现,当醋酸银用量为4.4份时,导电复合材料的体积电阻率和剪切强度均达到最佳值,分别为3.6×10-3Ω·cm和0.32 MPa.     

硅橡胶包覆十八烷/聚(St-MMA)储能微胶囊复合材料制备及热性能

以十八烷/聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)(P(St-MMA))微胶囊为相变材料,硅橡胶作为载体,制备了十八烷/P(St-MMA)/硅橡胶复合材料。研究了微胶囊的加入方式及加入量,硅橡胶包覆方法。通过红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)研究复合材料的结构和形貌。通过力学性能测试如拉伸强度、扯断伸长率,确定最佳的加工方法。通过热重分析法(TG)、差示扫描量热法(DSC)和储热性能对复合材料的热性能进行研究。结果表明,十八烷制成微胶囊加入到硅橡胶中,且微胶囊加入量是2份时,十八烷/P(St-MMA)微胶囊/硅橡胶的热稳定性热稳定性及力学性能较好。室温硅橡胶包覆微胶囊掺混固化法制备的复合材料的力学性能优于直接共混后热固化法和混炼涂抹后热固化法。十八烷/P(MMA-St)/硅橡胶复合材料的焓值为67.6J/g,储能效果好。     

改性钆/硼/聚乙烯纳米复合材料的制备及对中子和伽马射线的屏蔽性能

采用偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对纳米氧化钆(nanoGd₂O₃)表面进行包覆改性, 通过热压成型法制备了一种新型的改性纳米氧化钆/碳化硼/高密度聚乙烯(M-nanoGd₂O₃/B₄C/HDPE)复合材料. 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)分析结果表明, nanoGd₂O₃成功被偶联剂改性, 且改性nanoGd₂O₃在聚乙烯基体内的界面相容性和分散性显著提高. 热重分析(TGA)、 差示扫描量热分析(DSC)和力学拉伸实验表明, 改性nanoGd₂O₃的引入增强了复合材料的热稳定性, 提高了复合材料的拉伸强度、 杨氏模量和断裂伸长率. 对复合材料的中子和伽马射线屏蔽性能进行了实验测试和蒙特卡罗模拟计算, 研究了nanoGd₂O₃改性、 材料形状和材料厚度对屏蔽性能的影响. 结果表明, 界面相容性和分散性优良的nanoGd₂O₃能够有效提高中子及伽马射线屏蔽率. 方形M-nanoGd₂O₃/B₄C/HDPE材料在厚度为11.7 cm时中子屏蔽率达到90%, 在厚度为13.5 cm时伽马射线屏蔽率达到70%.     

长链双马来酰亚胺改性氰酸酯树脂及其复合材料

制备了长链双马来酰亚胺改性的氰酸酯树脂及其复合材料, 并对其进行了表征. 结果表明, 当长链双马树脂(MTHMI)占改性树脂的质量分数为37.5%时, 改性树脂(MTI/T₃)的5%热失重温度为414℃, 复合材料在室温和200℃时的拉伸强度分别为431.2和331.0 MPa, 弯曲强度分别为631.5和278.4 MPa, 复合材料的X-Y轴热膨胀系数为18.1×10^-6℃^-1, 吸湿率为1.4%. 实验结果表明, 该类树脂与普通双马改性氰酸酯树脂及分别由质量分数为20%和30% MTHMI改性的氰酸酯树脂MTI/T₁和MTI/T₂相比, 具有良好的加工性, 优异的耐热性和力学性能, 较低的吸湿性和热膨胀系数.