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%。

室温固化-高温反应增强型硅橡胶涂料

针对固体火箭发动机外防热需求,采用α,ω-二羟基聚硅氧烷为基体树脂,添加酚醛树脂粉及其他耐烧蚀填料,制备室温固化-高温反应增强型的硅橡胶涂料,研究聚硅氧烷分子链长、酚醛树脂粉含量对耐烧蚀涂料性能的影响,并进行配方优化制备轻质防隔热耐烧蚀硅橡胶涂料。采用力学性能分析、热物理常数测试、热失重分析、扫描电镜、氧-乙炔焰烧蚀等方法对涂层性能进行表征。研究表明,酚醛树脂粉可显著提升涂层的力学性能、耐烧蚀性能,涂层具备室温固化-高温反应增强特性,微观具有互相穿插的双重交联网络结构。通过对涂料进行系列配方优化,获得了综合性能较优异的防隔热耐烧蚀涂料,其具备可室温固化、轻质、隔热性好、与基底附着力强、力学性能优异、耐烧蚀、耐高温、易于施工等特点。

耐高温单组分室温硫化硅橡胶的研制

以自制的不同类型的单组分室温硫化硅橡胶为基础,考察了脱酸型、脱醇型、脱肟型、脱丙酮型硅橡胶在高温老化条件下的性能变化。结果表明,脱丙酮型硅橡胶在高温老化后,其力学性能最好,拉伸强度和断裂伸长率保持率最高。因此在脱丙酮型硅橡胶基础上,考察生胶黏度及结构、白炭黑、耐热助剂等对单组分脱丙酮型室温硫化硅橡胶耐高温性能的影响。结果表明:单组分脱丙酮型室温硫化硅橡胶在200℃高温老化时,主要是侧链发生氧化反应;在300℃高温老化时,主要发生的是主链降解反应。低黏度生胶和侧基为低含量的苯基时,对硅橡胶耐高温性能有利;采用硅氮烷处理的气相法白炭黑作为补强填料时,硅橡胶耐高温性能较好;氧化铁红、氧化铈、氧化钛对硅橡胶耐高温性有小幅度的提高,而二氧化钛与氧化铁红复配使用时,因其协同作用,大幅度提高了硅橡胶的耐高温性能。在300℃×2 h老化后,硅橡胶的拉伸强度和断裂伸长率都保持在90%以上。

苯梯嵌段硅氧烷橡胶耐高温性能的模拟与试验

通过将老化试验和分子动力学模拟相结合的方法,研究了聚二甲基-甲基苯基-聚苯基倍半硅氧烷橡胶链段结构与其耐高温性能的影响关系。分子动力学模拟结果表明,D_(0.3)D^(Ph)_(0.6)T^(Ph)_(0.1)结构的苯梯嵌段硅橡胶体系位阻效应最大,在675 K的条件下,苯基链段Si-O解离能更高,自由体积分数更小,具有更高的热稳定性(其中D代表二甲基硅氧烷链节(Me_(2)SiO),D^(Ph)代表甲基苯硅氧烷链节(Me(Ph)SiO),Т^(Ph)代表苯基倍半硅氧烷链节(PhSiO_(1.5)),x、y与z分别代表各链段在嵌段共聚硅橡胶中的摩尔分数)。675 K高温老化实验结果表明,D_(0.3)D^(Ph)_(0.6)T^(Ph)_(0.1)体系的结构最稳定,并且质量保持性,力学性能和橡胶弹性最好。本研究结果对新型耐高温硅氧烷橡胶的研制提供了一定的参考依据。

交直流电晕对高温硫化硅橡胶性能的影响

该文使用国际大电网会议CIGRE WG D1.14推荐的多针电极系统研究了交直流电晕对高温硫化硅橡胶性能的影响。通过分析试验中的放电功率、电晕前后硅橡胶的憎水性状态、表面电阻率、拉伸强度、拉断伸长率等性能,讨论了交直流电晕、直流正负极性电晕对硅橡胶性能影响的异同。结果表明:经过电晕处理,硅橡胶的上述性能均有所下降。就硅橡胶的憎水性状态和表面电阻率而言,交流电晕对硅橡胶的影响程度大于直流电晕的影响程度,直流负极性电晕的影响程度略大于直流正极性电晕的影响程度。硅橡胶的机械强度在电晕处理后有所下降,但交直流电晕处理后的硅橡胶的机械性能差异不明显。电晕场的空间电荷效应以及硅橡胶表面的电荷积累效应是导致不同电压类型的电晕对硅橡胶性能影响不同的原因;使用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析方法研究了硅橡胶表面化学结构在电晕前后的变化,认为硅橡胶在电晕处理前后化学结构的变化,是造成硅橡胶性能的变化的直接原因。

甲基苯基硅橡胶的高低温性能研究

以八甲基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、甲基苯基环体等为原料合成了甲基苯基硅橡胶,并与市售二苯基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶进行了高低温性能对比。结果表明,少量苯基链节的引入可提高硅橡胶的热性能,二苯基硅橡胶的热稳定性优于甲基苯基硅橡胶;DMTA分析表明,甲基苯基硅橡胶为非结晶性橡胶,低温性能好于二苯基硅橡胶,两者低温特性均明显优于甲基乙烯基硅橡胶。

辐射硫化高强度硅橡胶的研究

本工作利用^(60)Coγ射线辐射硫化含添加剂的硅橡胶体系,通过改变辐射硫化条件,制备了抗张强度为11.40 MPa,抗撕强度为42.03 kN/m的无引发剂残余碎片的新型高强度硅橡胶。 本文研究了辐射条件对硫化硅橡胶的凝胶分数、交联规律和交联网格分子量的影响。实验结果获得了辐射硫化硅橡胶的断裂比率与交联比率的比值(p_0/q_0为0.22)、初始凝胶剂量(D_g为800Gy)和交联G值9.1。

高热稳定性硅橡胶的研究

阐述了在硅橡胶主链中引入硅氮结构、在硅橡胶中添加硅氮化合物或采用硅氮交联剂对改进硅橡胶热稳定性的影响，提出了利用Ｓｉ—Ｎ键的反应去消除引起硅橡胶主链降解的硅羟基和水来达到提高其热稳定性的作用机理。采用阴离子活性聚合的方法合成了具有低玻璃化温度的耐高温的聚硅氧烷弹性体。

阻燃硅橡胶的研制

通过测定硅橡胶试片的离火熄灭时间及燃烧速率来判定热硫化硅橡胶的阻燃性。结果表明 ,氢氧化铝对热硫化硅橡胶具有良好的阻燃效果 ;随着氢氧化铝用量的增加 ,硅橡胶的物理机械性能下降。通过对氢氧化铝进行表面处理 ,并与氯铂酸等阻燃剂配合 ,可制得符合美国UL - 94V - 0阻燃标准的硅橡胶制品。在本实验条件下的最佳配比为 :1 0 0份混炼硅橡胶 ,4 5份氢氧化铝 ,5 0份氯铂酸 (以铂质量计 /1 0 -6) ,2份乙炔炭黑及铁锡复合氧化物 ,制品拉伸强度大于 5MPa。

缩合型RTV硅橡胶耐高温性研究进展

介绍了缩合型室温硫化(RTV)硅橡胶的热老化机理,综述了提高缩合型RTV硅橡胶耐热性的主要方法:改变主链和侧基结构、使用新型硫化交联体系、加入添加剂以及其它方法,并指出了提高缩合型RTV硅橡胶耐热性的研究发展方向。

耐高温高导热硅橡胶的研究与应用进展

概述了导热硅橡胶的种类、组成、固化机理和应用及发展方向。分析了硅橡胶的热老化机理,概述了几种提高硅橡胶耐热老化性能的方法,指出添加含杂原子聚硅氧烷是提高硅橡胶耐热性和综合性能的一条非常重要的有效途径。同时系统阐述了导热硅橡胶的导热理论和机理及提高硅橡胶导热性的方法,概述了导热填料的种类、晶体结构、粒径及制法、取向和纤维化及表面处理和复合杂化对硅橡胶导热性能的影响。

微纳粒子/纤维增强耐高温加成型导热硅橡胶的研究

将纳米尺寸乙烯基甲基MQ硅树脂、硼酸酯偶联剂、微米级导热BN填料混杂在端乙烯基甲基硅油中,通过交联剂含氢甲基硅油、抑制剂乙炔基环己醇及Karstedt催化剂制备出具有室温流动性好、操作时间长的液体硅橡胶,探讨了体系的热交联固化增强机理。通过玻璃纤维改性的硅橡胶的拉伸强度可提高1倍以上。随着BN掺量的增加,导热率大幅提升,导热率可达到1.9 W/(m·K),并且具有较高的耐高温性能,此时10%的质量损失时的温度可达658 K。

JD-70硅橡胶自粘带研制

研究并制备了一种耐高温、电绝缘的硅橡胶自粘带。合成了含特种元素的聚合物作为增粘剂,这种增粘剂用于硅橡胶中提高了硅橡胶自身粘接性能。另外采用耐热添加剂和辐射硫化技术实现了硅橡胶的耐高温及电绝缘性能。这种自粘带在拉伸条件下互相缠绕后具有融合在一起的特性,可在250℃长期使用,短期耐300℃。

硅氮聚合物交联的室温硫化橡胶的研究Ⅰ．热稳定性的研究

本文利用硅氮聚合物作文联剂使双组分缩合型室温硫化硅橡胶在不需要催化剂存在下就能交联硫化，通过时硫化胶老化后的热失重、交联密度和力学性能的测定，表明这种硫化胶的耐温性能由２００℃提高到３５０℃。对硫化胶的降解动力学研究表明：降解反应活化能由７０ｋＪ／ｍｏｌ提高到３３０ｋＪ／ｍｏｌ，这是由于消除了端基引发的主链降解。

聚二甲基硅氧烷涂层材料的研究

采用一定粘度的聚二甲基硅氧烷为基体,加入适量填料和助剂,成功制备了室温硫化硅橡胶涂层。研究了气相法SiO_2和交联剂对涂层材料的影响,并进行了TG和SEM测试。研究结果表明:填料的添加明显改善了涂层的力学性能和耐高温性能,拉伸强度达1．42 MPa,可耐温288℃;并且该涂层有较好的耐水和耐酸、盐性能,耐碱性能有待进一步改善。

某型脐带电缆胶料的选择

通过对不同种类胶料的物理性能、力学性能和工艺性能等的检测及其使用状态的鉴定检验,优选出一种适合脐带电缆胶管使用环境条件的高抗撕硅橡胶,用于代替原来使用的6144硅橡胶,从根本上解决了脐带电缆胶管的断裂问题。

紫外辐照高温硫化硅橡胶的红外光谱分析和老化机理

高温硫化(HTV)硅橡胶复合绝缘子广泛应用于特高压输电线路,其抗紫外老化性能越来越受到人们的关注。采用自行设计的可调式紫外老化试验箱对两个厂家的高温硫化硅橡胶样品进行了紫外辐照(0,500和1000 h)加速老化实验,辐照光波长范围为320~750 nm。对辐照前后试样进行傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)测试,分析谱峰的变化与试样(表面)官能团的关系,辅以扫描电子显微镜(SEM)和憎水性、体积电阻率的测试来研究HTV硅橡胶的老化机理。结果表明:高温硫化硅橡胶FTIR全谱图中1260 cm^-1处Si—CH 3反射峰和800 cm^-1附近Si—(CH 3)2反射峰强度随辐照时间的增加而逐渐减弱,1000~1100 cm^-1处的Si—O—Si反射峰强度随辐照时间的增加先减弱后增强;扫描电镜观察到辐照后的样品表面出现大颗粒和坑洞、粗糙度变大,其主要元素O,Si和Al重量百分比略增加;喷水分级法在表面形成的水珠随着样品辐照时间的延长由均匀分布变得不均匀且出现合并,憎水性有明确下降;体积电阻率略微降低。分析认为:辐照后紫外线切断了HTV硅橡胶部分Si—C,C—C和C—H键,对称排列的非极性甲基基团—CH 3从硅氧主链上脱落,减弱了对主链强极性的屏蔽作用,使Si—O—Si峰强度减弱,且少量侧链被氧化,形成C—O和—OH(COOH);而主链之间因裸露出来的自由基—Si·发生进一步的交联反应,使得Si—O键相对含量增加,使Si—O—Si峰强度再增强。二方面结果均导致高温硫化硅橡胶表面极性增强,憎水性下降。水本身具有微弱的电离,憎水性下降的高温硫化硅橡胶易吸收空气中的水使其表面载流子浓度增加体积电阻率略有下降。通过红外光谱分析,紫外线是通过切断高温硫化硅橡胶表面的部分Si—C,C—C,C—H键,使其生成新的自由基并发生交联和氧化而使其老化的。红外光谱的应用对于高温硫化硅橡胶复合绝缘子老化研究及其在特高压输电线路上的挂网应用均具有重要意义。

苯基硅橡胶性能的研究进展

综述了苯基硅橡胶性能的研究进展,并展望了苯基硅橡胶研究的发展方向。

耐热稳定剂对甲基乙烯基硅橡胶耐高温涂料的影响

以甲基乙烯基硅橡胶为基体树脂,结合纳米补强填料、耐热剂、颜填料及助剂等,制备了一种耐高温、高弹、高强涂层。研究了不同耐热剂及用量对涂膜耐热老化性能的影响。结果表明:纳米氧化铈、氧化铁红、氧化铬及氧化镍均具有提高涂膜耐热稳定性的作用,且纳米氧化铈>氧化铁红>氧化镍>氧化铬;当涂层中耐热剂为4%(质量分数,后同)纳米氧化铈复配1%氧化铬及2%氧化镍时,耐热剂协同作用,使得涂膜在经历350℃、10 h后仍然具有1067%的断裂伸长率及4.8 MPa的拉伸强度。

气相法白炭黑比表面积及用量对热硫化硅橡胶耐热性的影响

以不同种类气相法白炭黑(LM-150、M-5、H-5、EH-5)为填料,研究了其比表面积和用量对热硫化硅橡胶耐热老化性及热稳定性的影响。结果表明,LM-150、M-5、H-5、EH-5对硅橡胶老化前后拉伸强度的影响趋势基本相同,硅橡胶的耐热老化性能均随着气相法白炭黑用量增加先升后降,且以用量为40~45份最佳;在一定范围内,硅橡胶的耐热老化性能随着白炭黑比表面积的增大先提高后降低;硅橡胶的热稳定性随着白炭黑比表面积的增大而先升后降。