導(dǎo)電炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本文主要研究了超導(dǎo)電炭黑BP2000填充高溫硫化硅橡膠復(fù)合材料的延遲硫化現(xiàn)象,揭示了延遲硫化機理,并找到了解決延遲硫化的方法;研究了室溫硫化硅橡膠/BP2000復(fù)合體系,得到了機械性能及導(dǎo)電性能俱佳的導(dǎo)電硅橡膠,并探討了其作用機理;初步研究了碳納米管填充的高溫硫化硅橡膠體系的電學(xué)性能。
　　 導(dǎo)電炭黑在賦予絕緣的硅橡膠導(dǎo)電性的同時,對其也有著一定的補強作用,其補強效果決定于炭黑的種類、物理性質(zhì)、填充量、與硅橡膠的相互作用以及膠片

2、的硫化程度。超導(dǎo)電炭黑BP2000在填充高溫硫化硅橡膠(HTV SR)的時候,其優(yōu)異的導(dǎo)電特性和補強作用因HTV SR/BP2000的硫化不完全而得不到充分發(fā)揮。選取過氧化物硫化的天然橡膠(NR)/BP2000、硅橡膠/改性BP2000以及其它炭黑填充的硅橡膠體系的對比研究發(fā)現(xiàn),BP2000的表面官能團對HTV SR/BP2000的延遲硫化起了關(guān)鍵性作用。炭黑表面的FTIR和XPS分析結(jié)果表明,BP2000表面有大量的含氧基團,特別是酚

3、-OH,在HTV SR/BP2000的過氧化物硫化反應(yīng)中抑制了交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生,用苯酚試劑代替BP2000填充HTV SR后膠片無法硫化,也證實了酚羥基的延遲硫化作用。
　　 采用縮合硫化機理的室溫硫化硅橡膠(RTV SR)為基體時,BP2000對其導(dǎo)電和補強作用突出。通過配方和制備條件的探索,20份填充量時,RTV SR/BP2000熟化完全后,Lgρv可低至0.77,拉伸強度可高達10010MPa,撕裂強度可達21.3kN/m

4、,斷裂伸長率高達1622.0％。而其他導(dǎo)電炭黑填充RTV SR后,除了導(dǎo)電性能優(yōu)于填充HTV SR外,補強作用并不十分突出。導(dǎo)電炭黑填充RTV SR比填充HTV SR導(dǎo)電性好的原因可歸結(jié)于基體粘度小,流動性好,使得炭黑分散均勻,SEM測試可以證實上述觀點。
　　 除了橡膠基體的化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)外,炭黑與橡膠之間的相互作用是炭黑對橡膠補強的主要原因。結(jié)合膠數(shù)量常被用來衡量炭黑對橡膠的結(jié)合作用,也就是對橡膠基體的補強作用的強弱。通過對不

5、同填料填充RTV SR的2次交聯(lián)密度測試,證實BP2000的添加延遲了RTV SR基體交聯(lián)的發(fā)生,但是經(jīng)氨水破壞填料與橡膠分子鏈之間的相互作用后得到的橡膠交聯(lián)點之間的平均分子量數(shù)值顯著增大,特別是RTV SR/BP2000。這說明BP2000表面纏結(jié)和吸附了大量的RTV SR分子鏈,遠遠大于其它填料對RTV SR分子鏈的物理結(jié)合作用。相對粘度的測試表明BP2000對RTV SR的增黏作用最為顯著,結(jié)合橡膠數(shù)值在RTV SR/填料中也是最

6、大,這些結(jié)果都說明BP2000與RTV SR分子鏈的相互作用強烈。
　　 BP2000對RTV SR優(yōu)異的補強作用還體現(xiàn)在其作為第二填料時。在其他填料對RTV SR補強達到巔峰時,加入BP2000仍能增加硫化膠片的力學(xué)性能,而且BP2000與第一種填料的物理性質(zhì)差異越大,這種補強作用越明顯。而且,RTVSR/BP2000的彈性模量很低,在300％的形變時,應(yīng)力為1.09MPa,是一種很好的低模量材料。
　　 碳納米管(C