稀土氧化物提高甲基乙烯基硅橡胶耐热性的研究

论文摘要

本论文采用多种稀土氧化物填充甲基乙烯基硅橡胶,系统研究了稀土氧化物的种类和用量,对硅橡胶热老化性能和热失重行为的影响,同时还研究了硅烷偶联剂表面改性,对稀土氧化物填充硅橡胶的耐热性的影响。采用多种稀土氧化物填充硅橡胶,制备了具有优良耐热性的稀土氧化物填充硅橡胶,并与氧化铁填充的硅橡胶进行了对比。研究表明,稀土氧化物可以提高硅橡胶的耐热性,其中以氧化铈的作用最为显著。经过300℃下24小时热空气老化后,氧化铈填充硅橡胶的断裂伸长率仍可以达到200%,拉伸强度达到3.9MPa,与填充相同份数氧化铁的硅橡胶相当。热重分析表明,氧化铈可以显著提高硅橡胶在氮气中的微分热失重峰温度,由未填充时592.6℃提高到填充后605.7℃。红外光谱表明,氧化铈抑制了硅橡胶的侧链断键,从而有效提高了硅橡胶的耐热性。红外光谱和X射线光电子能谱表明,硅橡胶中氧化铈的Ce+4在热空气老化过程中部分转化为Ce+3,减轻了硅橡胶侧链的氧化断键,提高了硅橡胶的耐热性。使用不同用量的氧化铈填充硅橡胶,研究了氧化铈用量对硅橡胶的耐热性的影响。结果表明,填充1份氧化铈即可显著提高硅橡胶的耐热性,经过250℃下24小时热空气老化后,硅橡胶的扯断伸长率在400%以上,拉伸强度达到4MPa。经过300℃下24小时热空气老化后,仅填充10份或更多氧化铈的硅橡胶,仍然保持了硅橡胶本身具有的弹性,扯断伸长率仍可以达到200%,拉伸强度达到3MPa。使用硅烷偶联剂对稀土氧化物进行处理,然后填充到硅橡胶中,研究了硅烷偶联剂对稀土氧化物填充硅橡胶的耐热性的影响。结果表明,经硅烷偶联剂改性的氧化铈和氧化钕,较未改性的对比样可以更好的提高硅橡胶的耐热性,拉伸强度和扯断伸长率均高于未经改性的对比样。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 硅橡胶
• 1.1.1 硅橡胶的耐热性
• 1.1.2 硅橡胶的热老化机理
• 1.1.2.1 硅橡胶在热氧化中结构和性能的变化
• 1.1.2.2 硅橡胶老化的机理
• 1.1.3 硅橡胶耐热性的影响因素
• 1.1.3.1 主链和侧基
• 1.1.3.2 端基
• 1.1.3.3 添加剂
• 1.1.4 提高硅橡胶耐热性的方法
• 1.1.4.1 改变主链结构和侧基结构
• 1.1.4.2 消除硅羟基
• 1.1.4.3 加入少量硅树脂
• 1.1.4.4 加入金属氧化物
• 1.2 稀土在聚合物中的应用
• 1.2.1 改善橡胶的力学性能
• 1.2.1.1 抗疲劳作用
• 1.2.1.2 填充补强作用
• 1.2.2 作为橡胶的功能性填充剂
• 1.2.3 改善橡胶的加工性能
• 1.2.3.1 硫化促进作用
• 1.2.3.2 交联作用
• 1.2.4 改善普通橡胶的耐热性
• 1.2.5 提高硅橡胶的耐热性
• 1.3 本论文的研究目的和主要研究内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 主要研究内容
• 第二章 结果与讨论
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要原材料
• 2.1.2 主要仪器设备
• 2.1.3 试样制备
• 2.1.4 分析与测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 稀土氧化物的表征
• 2.2.2 稀土氧化物种类
• 2.2.2.1 不同种类稀土氧化物填充硅橡胶的硫化性能
• 2.2.2.2 不同种类稀土氧化物填充硅橡胶的热老化性能的影响
• 2.2.2.3 不同种类稀土氧化物填充硅橡胶的热失重曲线
• 2.2.2.4 氧化铈填充硅橡胶的红外光谱
• 2.2.2.5 氧化铈填充硅橡胶的X 射线光电子能谱
• 2.2.2.6 稀土氧化物在硅橡胶中的分散
• 2.2.3 氧化铈用量对提高硅橡胶的耐热性的影响
• 2.2.3.1 不同用量氧化铈填充硅橡胶的硫化性能
• 2.2.3.2 不同用量氧化铈填充硅橡胶的热老化性能
• 2.2.3.3 不同用量氧化铈填充硅橡胶的热重曲线
• 2.2.4 硅烷偶联剂改性稀土氧化物填充硅橡胶
• 2.2.4.1 硅烷偶联剂改性稀土氧化物填充硅橡胶的硫化性能
• 2.2.4.2 硅烷偶联剂改性稀土氧化物填充硅橡胶的热老化性能
• 2.2.4.3 硅烷偶联剂改性稀土氧化物填充硅橡胶的热失重曲线
• 2.2.5 氧化铈填充硅橡胶的耐油性
• 第三章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读工程硕士期间发表文章