（材料学专业论文）低模量有机硅密封材料的制备与性能研究.pdf

浙江人学硕士学位论文 中文摘要 低模量 高延伸率有机硅密封材料要求其具有高弹性 优良的粘附力以及在 低应力下的高伸长率的特点 能够满足高层建筑 大型混凝土设施接缝的特殊工 程 如大跨度形变位移伸缩接缝的嵌缝等的要求 有着广泛的应用前景 为获得 此类材料 采取的对策主要有 1 合成多种扩链剂 控制其反应活性 使其大 于体系交联的活性 2 选用低补强系数的填充剂 在满足强度要求的同时 提 高延伸率 3 选用二官能团为主的扩链剂 降低交联点 4 控制硫化程度 并协调流变特性与触变性之间的关系 本文首先采用有机氯硅烷的酰胺化法 通 过直接法和间接法 合成了双 n 甲基乙酰氨基 二甲基硅烷 b i s m e t h y l a c e t a m i d o d i m e t h y l s i l a n e 扩链剂 采用f t i r n m r 等方法对扩链剂进 行了结构表征 结果表明 该扩链剂纯度较高且具有非常高的反应活性 适合作 为制备低模量高延伸率有机硅密封材料的扩链剂 制备了一系列添加酰胺型扩链剂的有机硅密封材料 室温下硫化交联7 天的 实验结果表明 密封胶硫化速率快 各种力学性能良好 断裂伸长率 1 0 0 0 和1 0 0 定伸应力 8 0 0 a n dl o wm o d u l u s 1 0 0 t e n s i l es t r e s s 改性剂a 改性剂k 然而 添加l p h r 三种改性剂后 所制得的密封胶模量均较高 特别是添加 改性剂k 的3 号配方和添加改性剂b 的2 1 号配方 其1 0 0 定伸应力高达0 4 9 m p a 以上 大大超出了低模量有机硅密封胶的1 0 0 定伸应力范畴 8 0 0 本文考察了这些改性剂用量对密封胶性能影响 以期制各出表干时 问适当 力学性能优异的低模量高延伸率有机硅密封胶 3 3 3 1 改性剂a 用量对密封胶性能影响 首先考察了改性剂a 的添加量对硅酮密封胶的性能影响 在交联剂 扩链剂 用量一定时 分别向体系中添加0 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 8 1 0p h r 的改 性剂a 所制得的硅酮密封胶在室温下交联7 d 后的力学性能由图3 2 图3 3 和 图3 4 给出 c o n c e n t a t i o no fa d d i t i v e a 图3 2 改性剂a 用量对硅酮密封胶表干时间的影响 浙江大学硕士学位论文 c o n c e n t a t i o no fa d d i t i v ea p h r 图3 3 改性剂a 用量对硅酮密封胶断裂伸长率的影响 c o n c e n t a t i o no fa d d i t i v ea p h r 图3 4 改性剂a 用量对硅酮密封胶1 0 0 定伸应力的影响 享 m a j c 苛亡oileo亡o a 浙江大学硕士学位论文 表3 4 改性剂a 用量对密封胶性能影响 编 改性剂k 用量表干时间拉伸强度最大负荷断裂伸长率1 0 0 定伸应力 号 p h r h m p a n m p a 2 20 不固化 2 90 2 4 50 5 9 4 2 59 5 8o 1 5 4 70 341 1 77 5 49 5 80 2 3 3 00 441 1 8丘7 59 3 60 2 6 4 80 531 3 11 0 0 4 69 5 70 2 7 3 l0 631 1 59 2 l8 6 5o 3 l 3 20 82 51 1 99 拍7 4 10 3 5 2 31 021 1 l7 7 56 0 70 3 8 注 1 交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷 添加量为4p l l r 2 扩链剂为二甲基二丁酮肟基硅烷 添加量为8p h r 3 催化剂为二丁基二月桂酸锡 添加量为o 1p h r 图3 2 为改性剂a 用量对硅酮密封胶表干时间的影响 可以看出 随着a 用量增加 硅酮密封胶的表干时间会随之减小 当用量由0 2p h r 增加到1 0p h r 时 表于时间由4 5h 缩短到2 0h 这说明改性剂a 对密封胶的硫化交联具有显 著的促进作用 因此 我们可以通过改变改性剂a 的添加量 来调节硅酮密封 胶的表干时间 制各出综合性能优异的低模量硅酮密封胶 改性剂a 的用量对硅酮密封胶断裂伸长率的影响见图3 3 所示 可以看出 当改性剂a 用量较低时 8 0 0 1 0 0 定伸应力 改性剂a 改性剂k 另外 随着改 性剂添加量的增多 密封胶的断裂伸长率下降 拉伸强度和1 0 0 定伸应力增 加 因此 要制备低模量有机硅密封胶 改性剂的添加量一般在0 4p h r 为宜 4 采用复合催化剂可以有效地加快硅酮密封胶的硫化速率 缩短表干时间 但 是所制得样品粘度较大 对力学性能的影响不是很大 5 采用含有氨基的助催化剂 也能够在力学性能影响不大的情况下 加速密封 胶的固化速率 但是添加量不能太多 否则易造成小分子量助催化剂向胶层表 面迁移 在加速表面交联速率的同时 不利于空气中水分透过胶层进一步交联 致使胶层内部交联速率缓慢 一般助催化剂的添加量在0 2p h r 左右为宜 6 c a c 0 3 的粒径 粒径分布 表面特性及添加量对密封胶拉伸强度和断裂伸长率 均会产生很大的影响 实验结果表明 其粒径分布宽 对实现低模量高延伸率 浙江大学硕士学位论文 的硅酮密封胶有利 其粒子表面经过硬脂酸处理 能够提高密封胶的触变性 降低模量 考察7 0p h r 8 0 p h r 9 0p h r 1 0 0p h r 等不同添加量的c a c 0 3 对密 封胶力学性能影响发现 当c a c 0 3 添加量越少 密封胶的断裂伸长率越高 但不利于降低工业成本 7 交联时间对密封胶的力学性能的影响实验结果表明 初期随着交联反应的进 行 密封胶会出现断裂伸长率下降 1 0 0 定伸应力和拉伸强度上升 随着时 间的延续 约l o d 后变化趋于稳定 其交联密度也达到9 2 以上 8 交联温度对密封胶的力学性能影响研究结果表明 1 5 c 下交联1 4 d 与3 0 c 下交联1 1 d 5 0 c 下交联7 d 可达到相近的交联度 此外 对比3 0 0 c 下和5 0 c 下硫化交联的材料力学性能发现 在3 0 c 下硫化 材料综合性能较好 硫化 1 1 d 断裂伸长率仍可保持在8 0 0 以上 5 0 浙江大学硕士学位论文 攻读硕士学位期间发表 录用 的论文 1 蓬查苤 郑强 胡洪国等 p m v s s i 0 2 复合体系中粒子表面处理对动态粘弹 特性的影响 高等学校化学学报 2 0 0 4 l o 2 5 1 9 6 9 1 9 7 1 2 睦查苤 林薇薇等 低模量室温硫化硅橡胶的制备及性能研究 第十二届中 国有机硅学术交流会 2 0 0 4 0 6 南京 3 刘歆洁 胡洪国 蓬查苤 林薇薇 郑强 低模量 高延伸率有机硅密封 材料的研究进展 功能材料 印刷中 4 胡洪国 匿壶苤 林薇薇 陶小乐 倪宏志 郑强 有机硅扩链剂的合成与 扩链效应 第十二届中国有机硅学术交流会议论文集 南京2 0 0 4 6 2 2 7 2 2 8 5 匿壹苤 郑强等 高分子材料科学与工程 低模量室温硫化有机硅密封材料 的制备及性能 印刷中 6 胡洪国 郑强 蓬查苤等 n 甲基乙酰氨基硅烷的合成与扩链效应 高等学 校化学学报 印刷中 攻读硕士学位期间申请 受理中 的专利 1 发明名称 一种室温硫化有机硅密封材料及其制各方法 申请作者 郑强 陈春荣 胡洪国 林薇薇 申请日期 2 0 0 4 年8 月5 日 申请号 2 0 0 4 1 0 0 5 4 0 0 5 9 浙江大学硕士学位论文 致谢 首先感谢我的导师郑强教授 郑老师渊博的知识 严谨的治学态度以及忘我 的工作精神 深深激励本人 郑老师雄辩的演讲口才 敏捷的才思以及对教育事 业的热忱与献身精神 给我留下了深刻的印象 正是郑老师的谆谆教诲 使我学 会了独立工作的科研能力并且领悟了许多人生哲理 在此谨表衷心的感谢 衷心感谢导师林薇薇教授在科研工作 论文撰写和日常生活中的悉心指导和 关心帮助 每一项成果的取得都凝聚着林老师辛勤的汗水 林老师在学术思想方 面的点拨 教诲 令我受益匪浅 感谢师兄胡洪国博士生对我的认真指导和大力 帮助 无论是实验工作的开展还是论文的修改 都包含着师兄的辛勤的劳动 同时还要感谢实验室彭懋副教授 宋义虎副教授 沈烈副教授 杜淼副教授 及杨红梅老师热情帮助 感谢师妹刘歆