热硫化硅橡胶耐高温性能的影响因素探讨

以甲基乙烯基硅橡胶生胶为主要原料,添加白炭黑、结构化控制剂、脱模剂及耐热助剂等制备了耐高温硅橡胶,并研究了生胶种类、白炭黑种类及用量、结构化控制剂种类、脱模剂及耐热剂种类等对硅橡胶耐高温性能的影响。结果表明,对白炭黑进行疏水处理及耐热剂复配有利于抑制硅橡胶老化。以乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶为生胶、添加51份比表面积为200 m^(2)/g的气相白炭黑为补强填料、甲基苯基二甲氧基硅烷为结构化控制剂、氧化铈/二氧化钛为复配耐热剂,并加入苯基乙烯基硅树脂,对硅橡胶进行二次硫化后,硅橡胶性能最佳。此时其邵氏A硬度为65、拉伸强度9.6 MPa、断裂伸长率640%,经280℃×72 h老化后邵氏A硬度为68、拉伸强度4.9 MPa、断裂伸长率280%。

基于PDMS的柔性压阻式传感器的研究进展

近年来,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为主体材料的柔性压阻式传感器的发展十分迅速,在人体运动及健康监测、电子皮肤、智能机器人等领域中具有广阔的应用前景。本文首先介绍了柔性压阻式传感器的传感机理及主要性能指标,然后重点综述了基于PDMS的柔性压阻式传感器的研究进展,特别是在PDMS与不同导电填料结合制备传感器以及微结构构建两个方面进行了详细阐述,最后指出了当前该领域存在的一些问题,并对其发展方向进行了展望。

3D打印硅橡胶研究进展

柔性硅橡胶弹性体具有生物相容性、电绝缘性、耐水性、耐高低温等特性,在电子、医疗、航空航天等高端领域应用广泛。硅橡胶弹性体是3D打印领域研究最多的高分子材料之一。硅橡胶3D打印主要采用墨水直写或材料挤出、嵌入式固化打印和立体光刻、喷墨打印、粉末床烧结等技术,应用于柔性传感器、康复鞋垫、软机器人、光学透镜、柔性电子等器件的加工制备。但目前还存在打印精度不高、成本贵、打印材料缺乏以及复杂结构难以实现等问题。近年来人们通过开发新型打印技术,以及聚合物分子设计和材料创新,解决硅橡胶打印加工难题,提高3D打印制件的性能,拓展制件应用功能。本文综述了近年来3D打印硅橡胶技术的研究进展。

多巴胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷共修饰纳米金刚石及硅橡胶复合材料的制备与导热性能

首先利用多巴胺的氧化自聚合在纳米金刚石(ND)表面包覆聚多巴胺(PDA),以引入羟基、氨基等活性基团,然后在ND上继续接枝γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH 550)得到ND-PDA-KH 550,再与硅橡胶(SiR)发生化学反应制得ND-PDA-KH 550/SiR复合材料。结果表明,在ND上接枝PDA和KH 550可有效改变ND表面的物理化学性质,提高ND与SiR基体的界面相互作用,降低界面热阻,从而显著提高复合材料的导热性能;当ND质量分数为6%时,ND-PDA-KH 550/SiR复合材料在25,50,75,100℃下的热导率分别为0.340,0.398,0.484,0.586 W/(m·K),比纯SiR材料的热导率分别提高了94.3%、118.7%、161.6%和211.7%。

加成型液体硅橡胶的研究及应用进展

加成型液体硅橡胶(ALSR)是硅氢加成反应在硅橡胶固化交联领域中的一个重要应用。因为是加成交联,ALSR在固化过程中不产生副产物,收缩率极小,能深层固化且对接触的材料无腐蚀,所以加工成型时无气泡、砂眼,尺寸稳定,具有优良的耐热冲击性能,在诸多领域有着重要应用价值。本文首先简述了ALSR的基本组成与固化机理,然后以性能为切入点综述了近年来ALSR在机械、导热、粘结和阻燃等性能方面的研究进展,以及在电子电气、医疗、3D打印、光学和汽车领域的应用,最后提出高性能、多功能、复合化和先进加工是未来ALSR的发展方向。

3D打印硅橡胶泡沫的压缩力学及长时应力松弛行为研究

以3D打印硅泡沫为研究对象,通过对其压缩应力应变曲线和原位压缩图像的分析,解释了不同压缩应变下的力学响应行为。结果表明:随打印层数增加,压缩平台高度降低而平台宽度增加,这与硅泡沫的应力“长柱”效应有关。进一步选用了层数为12层的3D打印硅泡沫,对其在机械-温度场作用下的应力松弛行为进行分析,发现机械作用和温度对应力松弛的增大有耦合作用,在50%压缩应变和353.15 K温度下其载荷保持率为0.89,在所有试样中最低。最后通过时温等效原理对3D打印硅泡沫的长时应力松弛行为进行了预测。结果表明:在298.15 K温度下,当硅泡沫处于密实化阶段时,其载荷保持率下降最快。但相较于无序泡沫,打印泡沫的长时应力松弛更低,以1年的时长为例,3D打印硅泡沫的载荷保持率为0.87,无序发泡硅泡沫的载荷保持率为0.82,这可能得益于其均匀的压缩应力分布。这项研究为理解和预测3D打印硅泡沫在不同压缩应变的长时应力松弛性能提供了参考。

聚丙烯腈预氧纤维/硅橡胶烧蚀防热材料的制备及其性能

聚丙烯腈预氧纤维(PANOF)作为一种低成本、高性能阻燃纤维,在航空航天用热防护材料中极具应用前景。选用丙酮和硅烷偶联剂KH570依次对市售PANOF进行除油纯化和表面改性,得到了预处理PANOF(t-PANOF)。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X光电子能谱(XPS)对预处理前后的PANOF进行了表征,比较了纤维形态结构及其与硅橡胶(SR)界面性能的变化。研究了t-PANOF对SR力学性能和热性能的影响,并考察了在助成瓷剂(CFA)作用下,CFA/t-PANOF/SR三元复合材料的烧蚀响应行为。结果表明:经过预处理,纤维与橡胶的界面黏合水平得到了显著改善,t-PANOF/SR复合材料的拉伸断裂强度也随之提高。但是随t-PANOF含量的增加,复合材料的综合力学性能呈现出先上升后下降的趋势,纤维最佳用量为5~10份。t-PANOF增强骨架的构筑有助于改善SR在高温富氧环境下的维形能力以及CFA/t-PANOF/SR复合材料的烧蚀表现。在2 MW/m~2高温氧化气流下,CFA/t-PANOF/SR复合材料表面生成了以纤维骨架为主体结构的抗氧化陶瓷层,对应线烧蚀率和质量烧蚀率仅为0.02 mm/s和0.02 g/s,有望成为新一代空天飞行器的烧蚀防热材料。

缩合型阻燃陶瓷化硅橡胶的制备和性能

以α,ω-端羟基聚硅氧烷为基体、复合陶瓷粉和气相白炭黑为填料,通过脱氢缩合制备了阻燃陶瓷化硅橡胶,考察了复合陶瓷粉用量、生胶侧基种类和烧蚀温度对阻燃陶瓷化硅橡胶性能的影响。结果表明,当复合陶瓷粉用量为120份(质量)时,含侧甲基的107硅橡胶的各项物理机械性能几乎同时达到最佳,拉伸强度4.69 MPa,扯断伸长率686%,邵尔A硬度48,弯曲强度12.29 MPa。相比于107硅橡胶和含侧苯基的108硅橡胶,由含侧甲基乙烯基的109硅橡胶制备的陶瓷化硅橡胶具有更好的热稳定性,1000℃下的残炭质量分数高达86%;具有更优异的阻燃性能,极限氧指数为49.5%,垂直燃烧等级为V-0级;同时还具有更低的成瓷温度,在600℃时成瓷效果良好。

硅橡胶压缩永久变形性能的研究进展

综述了硅橡胶压缩永久变形性能的研究进展,主要介绍了基胶、填料、助剂、试样尺寸及测试环境等对压缩永久变形测试结果的影响,并展望了低压缩永久变形硅橡胶的研究方向。

硅橡胶绝缘材料表面剥离力预测模型

选用室温硫化硅橡胶作为修复材料,分别与4种基底黏合制备成剥离试样,通过构建的材料表面剥离力计算数学模型预测了材料间的剥离力理论值,同时通过剥离力测试获取了不同材料间的剥离力实验值。结果表明,所有试样中剥离力理论值与实验值的相对大小关系一致,并且单一试样的剥离力理论值与实验值的绝对偏差均在1 N以下。该数学模型计算结果能很好地反映不同材料间剥离强度的相对强弱。

TiO_(2)-PDA核壳结构及TiO_(2)-PDA/硅胶复合材料的制备

将多巴胺单体在纳米TiO_(2)粒子表面聚合,形成TiO_(2)-聚多巴胺(PDA)核壳结构,与硅胶(SR)共混制备了TiO_(2)-PDA/SR复合材料,并研究了其结构与性能。结果表明:使用多巴胺单体增加了TiO_(2)的分散性与相容性;PDA包覆的TiO_(2)粒子分散性明显提升,形成了较为清晰的核壳结构;PDA稳定且牢固地自聚在纳米TiO_(2)粒子外层,不易脱落;TiO_(2)-PDA/SR复合材料的起始分解温度从450.44℃提升到468.01℃,复合材料微观形貌呈海-岛结构。

聚硅氮烷固化不同苯基含量硅橡胶的性能研究

本文以聚硅氮烷(PSN)为固化剂,分别固化四种不同苯基含量硅橡胶,研究了苯基含量对聚硅氮烷固化硅橡胶的性能影响。结果表明,随着苯基含量增加,低温下硅橡胶玻璃化转变温度升高,硅橡胶低温结晶性能降低,同时硅橡胶阻尼性能明显提高;室温条件下硅橡胶拉伸强度与断裂伸长率有所改善,但材料硬度与抗变形能力降低。

氟硅橡胶的发展现状与市场浅析

氟硅橡胶结合了氟橡胶和硅橡胶两者的优点,性能优异。目前国内外氟硅橡胶市场前景广阔,市场需求增大,对高性能氟硅橡胶的需求量大。总结了氟硅橡胶的性能、应用和发展方向,重点分析了氟硅橡胶的国内外市场和竞争``````格局。

液态金属/硅橡胶复合材料的应用研究进展

综述了三种功能化液态金属/硅橡胶复合材料包括导热复合材料、电磁屏蔽复合材料和柔性导电复合材料,介绍了复合材料的制备方法以及导热、导电、电磁屏蔽和力学性能,阐述了该复合材料在柔性导热界面材料、电磁屏蔽系统和可穿戴电子产品等方面的应用,并展望了其发展方向。

硅橡胶导电网络的研究进展

导电硅橡胶作为导电高分子材料的一个重要分支,其不仅保留了硅橡胶独特的易加工、高回弹性、高耐候性等特性,还可以通过加入导电材料使其自身获得所需的导电性能。本文介绍了导电硅橡胶的分类、导电机理以及导电网络的制备工艺和填料(金属系填料、碳系填料)构筑体系,综述了硅橡胶导电网络构筑的研究进展。

正交试验法优化铂催化液体硅橡胶导电发泡材料

液体硅橡胶(LSR)除了具有硅橡胶的优势,还具有良好的流动性,易于加工,绝缘性限制了其在电子领域的应用。目前已有许多导电固体硅橡胶的研究,但国内关于导电LSR的研究较少,且都有一些共性问题,比如导电填料过多、硬度太高、密度过大等。为了降低铂催化LSR的导电填料添加量,并降低其密度和硬度,采用乙炔炭黑(CB)作为导电填料并将材料进行发泡,制备LSR导电发泡材料。但是,铂催化LSR还有无法使用常规含氮有机发泡剂以避免铂中毒的问题,因此需要采用其他发泡方法。因而采用羟基硅油(Si-OH)和水作为化学及物理发泡剂,蒙脱土(MMT)作为补强剂,为了得到综合性能良好的硅橡胶导电发泡材料,利用正交试验法,并进行单因素方差分析,研究了Si-OH,CB,MMT和水对材料发泡和力学性能及电导率的影响。结果表明,正交试验法可快速得到CB/LSR导电发泡最优配比:当LSR质量分数为56.1%,Si-OH为28.1%,CB为7%,MMT的质量分数为5.3%,水的质量分数为3.5%时,制备的发泡材料电导率为3.36×10^(-6)S/m,液体硅橡胶比纯LSR提高了9个数量级,密度为0.67 g/cm^(3),相比纯LSR降低了43%,邵C硬度为36,比纯LSR降低了33%。

无机氧化物对氟硅橡胶耐热性能的影响

以自制纳米颗粒二氧化钛(TiO_(2))及铁掺杂二氧化钛(TiO_(2)/Fe_(2)O_(3))作为耐热剂,研究了其对氟硅橡胶热稳定性和耐热空气老化性能的影响规律,分析了氟硅橡胶在空气中热失重5%时的分解产物成分及氟硅橡胶在热老化前后特征基团含量的变化,并对比研究了商用耐热剂纳米氧化铈(CeO_(2))、三氧化二铁(Fe_(2)O_(3))和三氧化二铝(Al_(2)O_(3))对氟硅橡胶性能的影响。结果表明,当纳米耐热剂质量分数为2%时,氟硅橡胶在空气中的5%热失重温度从高到低依次为添加TiO_(2)/Fe_(2)O_(3)、TiO_(2)、Fe_(2)O_(3)、CeO_(2)、Al_(2)O_(3)试样和空白样;添加了纳米TiO_(2)/Fe_(2)O_(3)复合耐热剂的氟硅橡胶的5%热失重温度达到了453℃,比空白样提高了47℃。纳米TiO_(2)/Fe_(2)O_(3)复合耐热剂能显著抑制氟硅橡胶含氟侧基的氧化,这是氟硅橡胶耐热性能提高的主要原因。

耐烧蚀硅橡胶研究进展

介绍了耐烧蚀硅橡胶的烧蚀机理,综述了国内外使用嵌段共聚、接枝共聚、交联等化学改性或添加填料、阻燃剂等物理改性手段对硅橡胶进行耐烧蚀改性的研究进展,最后展望了耐烧蚀硅橡胶的未来发展方向。

全氟聚醚基弹性体研究进展

作为一类具有极低玻璃化转变温度和优异耐极性溶剂性能的新型弹性体,对制备全氟聚醚基弹性体的主要原料——全氟聚醚的结构和分子量进行了简要介绍;对含三嗪环全氟聚醚弹性体、全氟聚醚硅弹性体和全氟聚醚-聚氨酯弹性体三种典型弹性体的结构、合成方法和性能的研究进展进行了总结;最后展望了全氟聚醚基弹性体的发展方向和市场前景。

纳米碳酸钙对脱醇型RTV-1硅橡胶“返粗”的影响

通过实验模拟了脱醇型单组分室温硫化 (RTV-1 )硅橡胶的“返粗”现象,采用热失重分析仪、扫描电子显微镜、电感耦合等离子体光谱仪等对“返粗”硅橡胶进行分析,探究了纳米碳酸钙对硅橡胶“返粗”的影响。结果表明,“返粗”脱醇型RTV-1硅橡胶的起粒部分存在镁元素富集的现象,其以脂肪酸镁的形式存在。甲醇是硅橡胶“返粗”的主因,缺少甲醇无法发生“返粗”,而脂肪酸镁具有加快甲醇富集的作用,会导致“返粗”更快出现和更严重。脂肪酸镁在纳米碳酸钙的表面处理中形成,纳米碳酸钙悬浮液液相中镁离子含量越高,其形成的脂肪酸镁越多,硅橡胶“返粗”现象越严重。纳米碳酸钙表面处理剂中常见的脂肪酸对应的镁盐均可以加快“返粗”现象的出现,且“返粗”的程度与脂肪酸镁在甲醇中的溶解度有关,其在甲醇中的溶解度越高,对应的“返粗”情况更严重。