硅藻土-硅橡膠復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、可陶瓷化聚合物基復(fù)合材料作為一種新型熱防護(hù)材料，它具有低溫、無(wú)毒、無(wú)熔融滴落，燃燒殘留物具有完整的自支撐結(jié)構(gòu)，能阻礙物質(zhì)對(duì)流和熱量傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，是熱防護(hù)領(lǐng)域新的發(fā)展方向。硅橡膠基體具有優(yōu)異的耐熱性，易于加工，其燃燒過(guò)程中不釋放有毒煙氣、產(chǎn)物主要為無(wú)定形SiO2，清潔無(wú)污染，是一種理想的可陶瓷化復(fù)合材料基體。硅藻土是多孔材料，熱導(dǎo)率低，且成瓷效果好，可作為陶瓷化填料。
　　本論文采用甲基乙烯基硅橡膠為基體，加入硅藻土作為陶瓷填料,添加

2、Sb2O3、MgO、Bi2O3等熔點(diǎn)不同的助熔劑，以過(guò)氧化二苯甲酰為硫化劑，通過(guò)熱壓硫化制備得到復(fù)合材料。
　　首先，采用硅烷偶聯(lián)劑KH570對(duì)硅藻土表面進(jìn)行改性。通過(guò)正交試驗(yàn)確定了最佳表面改性條件為：偶聯(lián)劑添加量為3wt％,，反應(yīng)時(shí)間4h,熱處理溫度120℃。將表面有機(jī)改性硅藻土與硅橡膠復(fù)合制備得到復(fù)合材料，TG-DSC分析結(jié)果表明表面改性后，復(fù)合材料起始熱分解溫度提高了17℃，分解峰值溫度提高9.2℃。復(fù)合材料起始熱分解溫度、

3、裂解殘留率隨硅藻土含量的增加而提高，硅藻土含量為100wt%時(shí)復(fù)合材料的起始熱分解溫度與裂解殘留率最高，分別是466.9℃和60.03wt%，但分解峰值溫度隨硅藻土添加量變化無(wú)明顯規(guī)律。XRD分析與場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分析結(jié)果表明隨著溫度的提高，復(fù)合材料中的硅藻土在1100℃開(kāi)始與硅橡膠分解產(chǎn)物發(fā)生可陶瓷化反應(yīng)生成熔融液相，這些液相擴(kuò)散滲透至填料粒子間，將填料粘接起來(lái)生成牢固的陶瓷結(jié)構(gòu)。
　　采用甲基乙烯基硅橡膠為基體，添加表面有機(jī)改性

4、硅藻土（最佳改性條件組分），分別加入Sb2O3、MgO、Bi2O3及其混合物等不同的助熔劑體系制備得到復(fù)合材料。TG-DSC分析結(jié)果表明大部分助熔劑使復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性降低。燒蝕殘留物彎曲強(qiáng)度結(jié)果表明燒蝕殘留物彎曲強(qiáng)度均隨著溫度的增加而提高，同一溫度下，添加助熔劑比未添加助熔劑彎曲強(qiáng)度要高；相同溫度下多組分體系彎曲強(qiáng)度高于雙組分體系，雙組分體系彎曲強(qiáng)度高于單組份體系。其中多組分助熔劑體系在1300℃彎曲強(qiáng)度達(dá)到5.2MPa。 XRD分析