基于氨基與氯丙基反應(yīng)制備新型交聯(lián)體系硅橡膠與性能研究.pdf

1、硅橡膠具有很多獨特而優(yōu)異的性能，如耐熱性、耐寒性、耐老化性、電氣絕緣性以及特殊的表面性能等。然而，現(xiàn)有硅橡膠的物理機械性能較普通橡膠差，這在一定程度上限制了硅橡膠的應(yīng)用范圍。所以，如何有效地提高硅橡膠的物理機械性能，成為硅橡膠領(lǐng)域中的一個重要研究內(nèi)容。目前，提高硅橡膠力學(xué)性能主要是以過氧化物交聯(lián)體系或硅氫加成交聯(lián)體系為基礎(chǔ)，以甲基乙烯基聚硅氧烷為基膠，或采用改進(jìn)配方，或優(yōu)化合成工藝，或通過與其它橡膠共混的方法。而對于通過研發(fā)新型交聯(lián)體系

2、提高硅橡膠性能的報道則非常少見。集中交聯(lián)是提高高溫硫化硅橡膠力學(xué)性能的有效方法，尤其有利于撕裂強度的提高。因此，采用新型交聯(lián)體系，并使用可以產(chǎn)生集中交聯(lián)效應(yīng)的交聯(lián)劑，有望獲得性能優(yōu)異的高溫硫化硅橡膠。
　　以甲基氯丙基聚硅氧烷(CPPS)為基膠，含多氨（胺）基有機化合物為交聯(lián)劑，通過NH鍵與氯丙基之間的縮合反應(yīng)，無需使用催化劑，可以制備高溫硫化硅橡膠?；诖耍菊撐膹慕宦?lián)劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計入手，合成或選取具有特殊結(jié)構(gòu)的含多氨（胺）基的樹

3、枝狀大分子、遙爪聚合物、硅烷偶聯(lián)劑修飾的二氧化硅、多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)等為交聯(lián)劑，以期在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中形成集中交聯(lián)，獲得性能優(yōu)異的高溫硫化硅橡膠。本論文的主要研究內(nèi)容包括:
　　首先合成了CPPS，然后以CPPS為基膠，聚酰胺胺樹枝狀大分子PAMAM為交聯(lián)劑，制備了高溫硫化硅橡膠。系統(tǒng)考察了一段硫化溫度、二段硫化溫度及PAMAM用量等對硅橡膠力學(xué)性能的影響，結(jié)合硫化特性測試，確定了最佳的硫化條件，得到了拉伸強度、撕裂強度、

4、斷裂伸長率和硬度分別為9.34 MPa、47.7kN/m、689％和59HA的硫化硅橡膠。研究結(jié)果表明，PAMAM在新型交聯(lián)體系中顯示出優(yōu)良的集中交聯(lián)效應(yīng)，但由于分子內(nèi)部的部分N-H鍵難于參加反應(yīng)，PAMAM代數(shù)的提高對制備的硅橡膠的力學(xué)性能影響不大。
　　制備了以含硅氧烷聚酰胺胺樹枝狀大分子Si-PAMAM為交聯(lián)劑，CPPS為基膠的高溫硫化硅橡膠?？疾炝薙i-PAMAM用量對硅橡膠力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明，與PAMAM為交聯(lián)

5、劑相比，使用Si-PAMAM為交聯(lián)劑得到了力學(xué)性能更好的硫化硅橡膠，拉伸強度、撕裂強度、斷裂伸長率和硬度分別達(dá)到了10.06MPa、47.9 kN/m、962％和60 HA。
　　設(shè)計合成了氨丙基封端聚硅氧烷(APPDMS)和多氨基封端遙爪聚硅氧烷(MATPS)，用紅外光譜(FT-IR)和核磁共振光譜(NMR)等對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。然后分別以APPDMS和MATPS為交聯(lián)劑，CPPS為基膠，制備了硫化硅橡膠(MCSR/APPDM

6、S和MCSR/MATPS)。通過對硫化特性的分析，確定了較適宜的一段硫化溫度。研究了白炭黑TS530用量和交聯(lián)劑用量對MCSR/APPDMS或MCSR/MATPS力學(xué)性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MCSR/MATPS的力學(xué)性能優(yōu)于MCSR/APPDMS。
　　用氨丙基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑(APTES)修飾白炭黑M-5，得到了一系列表面不同氨基含量的二氧化硅(APS)。用APS作為交聯(lián)劑，CPPS為基膠，制備了系列高溫硫化硅橡膠。用掃描電鏡觀

7、察發(fā)現(xiàn)，APS在聚合物基體中有較好的分散性。通過無轉(zhuǎn)子硫化儀測定了硅橡膠的硫化特性，考察了白炭黑TS530和交聯(lián)劑用量對硅橡膠硫化特性以及力學(xué)性能的影響，確定了制備硅橡膠的最佳條件，得到的硫化膠的拉伸強度為7.32 MPa，撕裂強度為40.2 kN/m，斷裂伸長率為899％。
　　合成了八氨基苯基倍半硅氧烷(OAPS)和苯胺基甲基倍半硅氧烷(NPAMS)兩種氨（胺）基功能化POSS。通過FT-IR、NMR和元素分析對OAPS和NP

8、AMS的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。分別用溶液共混法和機械共混法制備了以O(shè)APS或NPAMS為交聯(lián)劑，CPPS為基膠的高溫硫化硅橡膠(MCSR/OAPS和MCSR/NPAMS)。研究了OAPS或NPAMS在CPPS基體中的分散性，考察了交聯(lián)劑用量和制備方法對硅橡膠力學(xué)性能的影響，結(jié)果顯示，溶液共混法使得OAPS或NPAMS與CPPS基體之間的相容性更好，利于提高硅橡膠的力學(xué)性能。得到的MCSR/OAPS的拉伸強度為9.82 MPa，撕裂強度為42.