橡胶改性答辩

1、RTV模具胶的环氧树脂与玻璃纤维改性及其性能的研究专业：高分子材料与工程学生：郭曦学号：041210119导师：王锦成选题依据选题依据实验目的和意义实验目的和意义 硅胶模具因其具有多方面的优良性能，使其在各个领域应用广泛。但硅胶模具胶在使用的过程中，由于硫化胶柔软且富有较好的弹性，故模具的尺寸稳定性及热稳定性较差。因此，寻求补强效果好的填料是当前硅胶模具胶研究的一个热点。 玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，尺寸稳定性高等优点；环氧树脂（EP)具有独特的环氧基、羟基等活性基团和极性基团，具有优异的性能。玻璃纤维与环氧树脂玻璃纤维与环氧树脂 1

2、.模具胶的热收缩率研究。减小模具胶的收缩率。 2.模具胶的尺寸稳定性能研究。提高模具胶的尺寸稳定性，主要考虑其线膨胀系数，体膨胀系数。 3. 模具胶的机械性能研究。提高RTV模具胶的拉伸强度、撕裂强度，以期降低其拐角角度偏差。 4.模具胶的耐高温性研究。提高RTV模具胶耐高温性能。主要研究内容主要研究内容有机有机- -无机杂化技术无机杂化技术玻璃纤维（无机粒子材料刚性大，硬度较高）环氧树脂（有机材料的质地柔软，弹性较高）RTV硅橡胶 在网上购置所需的原材料,待其到货后，进行初步处理。购入的表面处理剂KH-550的浓度为98.5%，而实验用浓度为1%（200ml）。用1.5%乙醇溶液稀释KH-5

3、50至浓度为1%。配置好后，装瓶待用。KH-550KH-550的稀释的稀释（1）玻璃纤维的预处理： 分别将粉末状、3mm、6mm的玻璃纤维在400的马弗炉中煅烧1小时，再分别加入1%的KH-550恰好浸湿玻璃纤维，然后放入120的烘箱中3h,拿出装袋备用，分别贴上标签。 玻璃纤维改性硅橡胶模具的制备玻璃纤维改性硅橡胶模具的制备（2）硅橡胶模具的制备：取大约500g的硅橡胶于烧杯中待用，再从中取出约80g于小烧杯中，称重并记录，加入约0.8g（硅橡胶重量的1%）处理后的玻璃纤维，在搅拌机上搅拌15min，搅拌机的转速控制在10002000左右。搅拌完毕后加入约0.8g（硅橡胶重量的1%）的固化剂

4、，在搅拌机上搅拌5min左右取出，迅速倒入模具中，放入真空干燥箱中抽汽泡，取出后再用洗耳球将硅橡胶表面的气泡吹尽。贴上薄膜，使硅橡胶均匀的填充在模具中。盖上压片静置一天。同上步骤，分别再加入3%、5%、7%、9%的玻璃纤维，每组共5个样，静置一天。力学性能热分析测试尺寸稳定性结构及性能的表征硬度测试硬度测试由图1.1可知，RTV的初始硬度为24.5，随着环氧树脂加入量的增加，模具胶的硬度呈先降低后逐渐增加的趋势，主要是因为加入EP的时候，EP与RTV的分子链形成了化学键，从而使得硅氧键的柔顺性增加，硬度减小。图1.1 而在3%环氧树脂的RTV中加入玻璃纤维时，硅橡胶的硬度呈逐渐增加的趋势，使得

5、复合材料的刚性模量得到提高。硬度测试硬度测试拉伸强度及断裂伸长率拉伸强度及断裂伸长率从图1.2(a)中可以看出，RTV-EPwt%的曲线可以看出，当环氧树脂的质量百分数为3%时，RTV表现出最佳的拉伸性能，超过3%后RTV的拉伸性能有所下降，因为其在硅橡胶中容易出现团聚现象，影响了力学性能。 图1.2（a）拉伸强度图1.2（b）断裂伸长率 将不同比例玻璃纤维加入到RTV-EP3%中，模具胶的拉伸性能得到不同程度的改变。模具胶的拉伸强度略有上升，达到最大值(改性玻纤粉3%)后逐渐降低；断裂伸长率都是略有提高然后逐渐降低。拉伸强度及断裂伸长率拉伸强度及断裂伸长率 四个样品在高纯氮气氛中的热失重行为

6、基本相同TGTG与与DTGDTG分析分析图1.4 TG（热重分析）图1.5 DTG（微商热分析）由TG以及DTG图，可知RTV的T-5%和T-10%分别为420和467，这种硅橡胶本身就具有一定的热稳定性，可以作为很好的实验载体进行更进一步的研究。加入改性玻纤粉时，其耐热性能得到一定的改善，不过效果不是很明显，但是在700时的残余重量得到明显的提高，主要是因为玻纤为无机填料，其主要成分就是具有很好热稳定性能的硅酸盐矿物质。TGTG与与DTGDTG分析分析1.导致RTV-EP模具胶的熔融温度降低，因为环氧树脂的熔融温度比RTV低；而RTV-EP3%-玻纤粉模具胶的熔融温度升高。因为玻璃纤维的熔融

7、温度比RTV-EP模具胶的熔融温度高。2.玻璃纤维的加入使得吸热焓变降低，其主要反映的是有机成分发生反应时的能量变化形式，表明此时模具胶中玻璃纤维同RTV-EP的结合形式较为稳定。差示扫描量热分析差示扫描量热分析图1.6 DSC 差示扫描量热仪线膨胀系数和体膨胀系数线膨胀系数和体膨胀系数随着温度的升高，RTV模具胶的尺寸开始变化，热膨胀系数随着温度的上升而增加；在温度超过170后，RTV的热膨胀系数开始降低。在170之前，硅橡胶整体是出于受热膨胀的状态，因而起膨胀系数有一定的增幅，而当温度达到170-180以后，硅橡胶受热变软，整体出于收缩的状态，因而膨胀系数开始降低。图1.7 线膨胀系数图1

8、.8 体膨胀系数1.加入3%的EP后，模具胶的尺寸热稳定性能有不同程度的改变。其中，在40110的温度区间内其线性热膨胀系数为1.2310-4 K-1左右，当温度超过170后，模具胶的热膨胀系数也呈下降趋势，与RTV相比，有着明显程度的降低。2.在RTV-EP3%模具胶中，加入3%的玻璃纤维后，模具胶的尺寸热稳定性能有不同程度的改变。其中，在40110的温度区间内其线性热膨胀系数为0.3810-4 K-11.5010-4 K-1左右，当温度超过178后，模具胶的热膨胀系数也呈下降趋势，与RTV-EP3%相比，也有着明显程度的降低。线膨胀系数和体膨胀系数线膨胀系数和体膨胀系数 经过KH-550改

9、性后的玻纤粉RTV-EP与未改性的玻纤粉RTV-EP有着明显的不同，这是由于覆盖于玻璃纤维表面的KH-550的结构及组成与玻璃纤维完全不同的缘故。X射线衍射分析射线衍射分析图2.1 XRD（X射线衍射分析） 由右图可知，没有处理的纤维表面光滑，呈束状；处理后的纤维表面粗糙，纤维表面粘有硅烷偶联剂缩合形成的低聚体，也有部分纤维表面较为光滑，处理效果清晰可见。扫描电子显微镜扫描电子显微镜 图2.3给出了RTV-EP3%拉断后的断面SEM形貌。从图2.3可以看出，模具胶表面平整，这是由于加入环氧树脂后，改善了硅橡胶分子链与其的相容性以及物理缠结程度，使得硅橡胶体系的内聚能得到增大，最终使硅橡胶模具胶

10、的强度明显提高。扫描电子显微镜扫描电子显微镜 由图2.4可以看出，未处理的纤维与硅橡胶界面处有很大间隙断面光滑，相容性很差。而从图2.5中可以看出部分纤维的表面能够与硅橡胶很好的相容。扫描电子显微镜扫描电子显微镜空白RTV材料的溶胀现象最为明显，主要原因是因为硅橡胶中聚硅氧烷分子链在酸性或者碱性环境下，分子链的结果会受到一定程度的破坏，致使分子链杂乱无章的排列，从而引起体积发生膨胀，但有EP以及玻纤进行有机无机杂化改性后的制备的复合材料能很好地减轻膨胀的现象，对于RTV材料的运用具有较好的实际意义。耐酸碱测试耐酸碱测试图2.6.1 耐酸性测试-质量变化曲线图2.6.2耐碱性测试-质量变化曲线

11、1、采用玻璃纤维改性硅橡胶-EP，使得硅橡胶在力学性能上得到一定程度的改善。玻璃纤维是无机材料，硬度较大，使得复合材料的硬度增强；而改性之后的玻璃纤维使得制备出的复合材料表现出不同的硬度。3%的改性玻纤粉制备的复合材料的拉伸强度表现最好为RTV硅橡胶材料的1.5倍；断裂伸长率为RTV硅橡胶材料的1.4倍，拉伸强度得到显著提高。实验结论实验结论 2、热分析结果表明，加入改性玻纤粉，RTV硅橡胶材料的耐热性能得到一定的改善，不过效果不是很明显，但在700时的残余重量得到明显的提高。加入玻璃纤维使得RTV硅橡胶的熔融温度升高，表明此时模具胶中玻璃纤维同RTV-EP的结合形式较为稳定。实验结论实验结论 3、在RTV-EP3%模具胶中，加入3%的玻璃纤维后，模具胶的尺寸热稳定性能有不同程度的改变。当温度超过178后，模具胶的热膨胀系数呈下降趋势，与RTV-EP3%相比，有着明显程度的降低,尺寸稳定性能升高。实验结论实验结论 4、通过扫描电子显微镜的测试，可以得出用硅烷偶联剂处理的纤维与硅橡胶的相容性得到提高，能够在一定程度上改善纤维和硅橡胶基体的相界面效果。 5、耐酸碱测试结果显示，有EP以及玻纤进行有机无机杂化改性后的制备的复合材料能很好地减轻膨胀的现象，对于RTV材料的运用具有较好的实际意义。实验结论实验结论展望展望 总体而言， 将EP、玻璃纤维应用到硅橡胶中可以改善模具胶的一些力学性