甲基乙烯基硅橡胶和氧化铝的干燥温度对其复合材料导热性能的影响

以Al2O3粉体为导热填料、甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)为基体制得MVQ/Al2O3导热复合材料。研究了MVQ和Al2O3的干燥温度对MVQ/Al2O3体系导热性能的影响,并考察了体系的填料网络结构。结果表明,MVQ的干燥温度越高,其小分子挥发分越低,复合材料的导热性能越好。Al2O3的干燥温度越高,其残余水分含量越低;不同粒径Al2O3粉体的残余水分含量对复合材料的导热性能影响不同,减少小粒径Al2O3中的残余水分含量,能增强复合体系的填料网络结构,显著提高复合材料的导热性能,但大粒径Al2O3中残余水分含量对复合材料导热性能的影响很小。

吸收剂量对二甲基硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶分子量和凝胶含量的影响

将ＧＰＣ和特性粘数［η］测定相结合，在室温和－７８℃下，用Ｃｏ^（６０）辐射源辐照，研究了二甲基硅橡胶（ＭＱ，吸收剂量２．０５×１０~３～３．９７×１０~４Ｇｙ）和甲基乙烯基硅橡胶（ＭＶＱ，吸收剂量１０~２～１０~４）分子量和凝胶含量的变化。结果表明，辐照ＭＶＱ较辐照ＭＱ易生成凝胶，在凝胶点前的较低吸收剂量时，溶胶的分子量出现极大值，分子量分布曲线呈单峰；随吸收剂量的增加，分子量分布变窄，分子量降低；出现凝胶的吸收剂量，ＭＱ大约是ＭＶＱ的１０倍。辐照ＭＱ时，凝胶点前的溶胶的分子量分布曲线为双峰，并随吸收剂量的增加，双峰消失，分子量下降；在凝胶点时，分子量出现极大值。

硅橡胶的辐射交联研究(Ⅱ)——凝胶生成动力学

本文研究了二甲基和不同乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶的辐射交联凝胶生成动力学。在0-100kGy剂量范围,从实验上证实了单位剂量交联度q_0为常数,而溶胶分子量M_(v(s))与剂量关系符合 M_(v(s))=M°_(v(s))·aR^(-b)对二甲基硅橡胶(DMSR),b值为0.70。对不同乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶(MVSR),b值为0.77～0.80,近似不变。从凝胶生成的动力学方程可得 ln((1-S) /S)=AR~β+C对DMSRβ值为0.30。对不同乙烯基含量的MVSRβ值为0.20～0.23。

甲基乙烯基硅橡胶相对分子质量和乙烯基含量的快速测定

针对现行国家和行业标准测定甲基乙烯基硅橡胶(生胶)相对分子质量和乙烯基含量存在的缺点,采用门尼黏度仪测定门尼黏度转化为相对分子质量,采用近红外光谱仪测定乙烯基含量。结果表明,这2种检测方法测试的精密度(RSD)均<3%,符合测试要求。相比现有的行业和国家标准,具有数据重复性好、对环境无污染、测试成本低、检测快速等优点。

基于分子模拟法的电场强度对甲基乙烯基硅橡胶微观结构演化的影响

在特高压输电工程中,强电场所引发的放电加剧了复合绝缘子外绝缘材料的老化。其基材聚合物--甲基乙烯基硅橡胶,在电场下的微观结构特征是绝缘材料性能强弱的关键基础。文中基于分子动力学模拟,建立了甲基乙烯基硅橡胶分子模型,从原子层面研究了恒定电场对硅橡胶微观结构演化的影响机理。结果表明:硅橡胶分子在恒定电场下的初始反应特征为甲基和乙烯基原子剧烈振动,化学键缩短,相邻基团相互靠近,生成数量不等的-Si-Si-键,促进硅橡胶分子螺旋化收缩,分子中部凸起呈现"倒U形";高场强使硅橡胶分子总能量大幅度下降,尤其对分子势能破坏更严重,致使分子结构收缩降解;随着电场强度的增大,分子链的弹性模量逐渐增大。说明较强电场会使硅橡胶材料的刚度变大,脆性变强,降低材料的力学性能,加速老化。研究成果可为硅橡胶材料的微观形貌和宏观特征之间的联系建立理论基础,进而为复合绝缘子用基材优化等方面提供参考价值。

凝胶渗透色谱-激光光散射法测定甲基-乙烯基-苯基硅橡胶相对分子质量及其分布

采用凝胶渗透色谱(GPC)-激光光散射(LLS)联用测定甲基-乙烯基-苯基硅橡胶(MPVQ)相对分子质量及其分布。确定测定条件如下:溶剂甲苯,测试温度25℃,流速1 mL·min^(-1),试样溶液质量浓度4 mg·mL^(-1),进样体积50μL,测定MPVQ的折光指数增量(dn/dc)为(0. 058 9±0. 002 5) mL·g^(-1)。MPVQ数均相对分子质量和重均相对分子质量测定的相对标准偏差分别为3. 97%和1. 52%,GPC-LLS法具有较高的准确度和精密度。

硅烷偶联剂修饰下SiO2-甲基乙烯基硅橡胶分子界面的粘结性

纳米SiO2掺杂已经成为提升甲基乙烯基硅橡胶(MVSR)性能的有效方法,但是纳米SiO2容易发生团聚现象,将其直接掺到MVSR基体中时,纳米SiO2难以在MVSR基体中分散,从而造成SiO2-MVSR分子界面粘结效果不佳、分子界面存在缺陷等不利影响,进而无法实现提升MVSR性能的目的。为了提升SiO2-MVSR分子界面的粘结性,使纳米SiO2在MVSR基体中更易分散,本文构建了未修饰和KH550、KH560、KH570、KH792四种硅烷偶联剂修饰下的SiO2-MVSR分子界面模型,并对模型进行结构优化和分子动力学计算。通过比较不同模型中分子界面的结合能、粘结深度和粘结热稳定性的变化规律,从分子结构角度分析硅烷偶联剂修饰下SiO2-MVSR分子界面粘结性提升的原因。研究表明:提升SiO2-MVSR分子界面粘结性的关键在于优选硅烷偶联剂的非水解基团,当非水解基团中与MVSR分子链相同的化学键占比越大,包含电负性较强原子的数量越多时,修饰后SiO2-MVSR分子界面粘结性的提升效果就越好,同时,硅烷偶联剂较长的链长与较大的相对分子质量也会对粘结性的提升起到一定帮助。

不同温度和压强下甲基乙烯基硅橡胶聚合物的分子动力学模拟研究

分子模拟技术因能够解释聚合物材料宏观结构和微观结构的关系,故被广泛应用于聚合物材料的性能研究。材料的微观物理性质用密度来表征,材料的微观力学性质用杨氏模量和泊松比来表征。在模拟体系中,用Materials studio 7.0软件构建一条原子数为237的分子链,经几何及能量优化得到稳定结构,晶胞参数设置为30×30×30,然后使用Amorphous Cell构建3种不同温度体系分子链数为9的晶胞,密度设置为0.98 g/cm3,最后用Forcite Plus模块在不同压强下模拟得到9中不同形态结构及力学性能参数,分析MVQ分子受温度和压强的变化规律。结果表明,当温度升高时,整个分子链的运动能力大幅度增加。在同一温度不同压强的模拟体系中,分子链运动的能力随着压强的增大而逐渐减小。298 K时,压强从1 MPa增加到10 MPa时,体积模量减小了30.6%,增加到0.01 GPa时,体积模量减小了65.6%。同样,剪切模量和杨氏模量分别在升至10 MPa和0.01 GPa减少了64.3%、88.5%和60.8%、86.9%。500 K时,此时MVQ呈橡胶态,分子的弹性模量发生质变,弹性模量迅速增大,压强升至0.01 GPa,又迅速减小。