甲基单苯基乙烯基硅橡胶的合成与性能研究

论文摘要

苯基硅橡胶是在二甲基硅橡胶主链上引入苯基,通过破坏分子链的规整性,从而降低其结晶温度和玻璃化温度,扩大该聚合物材料的低温使用范围。由于苯基硅橡胶极其优异的耐高低温性能和耐氧化性能,目前已经在航空航天、军事武器等高科技领域得到了非常广泛的应用。针对目前苯基硅橡胶合成研究少、保密技术严重、难度大等特点,本文在碱性催化剂条件下采用阴离子开环聚合环硅氧烷的方法,成功的合成出了不同苯基含量的甲基单苯基乙烯基硅橡胶（PVMQ）,并探究了影响分子量的因素和苯基含量不同对硅橡胶性能的影响。本文探究了在制备环状苯基硅氧烷过程中,氯硅烷共水解时的温度、反应时间、催化剂的选择依据。随后从反应时间、反应温度、催化剂用量、封端剂用量、后处理时间等五个方面来研究影响苯基硅橡胶分子量的因素,以此来确定合成的最适宜条件。最终采用的反应条件为：反应时间2小时,催化剂四甲基氢氧化铵0.03%,反应温度100℃,封端剂MM用量0.1%,后处理时间3小时。实验最后研究了苯基含量不同对硅橡性能的影响。实验中制备出的苯基硅橡胶力学性能能够满足实际生产的需要,通过物理机械性能测试,发现随着苯基含量的增大,苯基硅橡胶的拉伸强度逐渐增强,撕裂强度逐渐减小,硬度变化不大。通过差示扫描量热法DSC测试,发现苯基硅橡胶的玻璃化转变温度都在-120℃—-110℃之间,并且硅橡胶的玻璃化转变温度随着苯基含量的增大而升高,二甲基硅橡胶（MVQ）和低苯基的PVMQ为结晶性硅橡胶,而中苯基的PVMQ为非结晶性硅橡胶。通过硅橡胶的动态力学性能测试发现,MVQ和低苯基PVMQ、中苯基PVMQ玻璃化转变温度Tg都在-125℃—-110℃之间,并且随苯基含量增大Tg随之升高,与DSC测试结果一致。MVQ的tanδ最大值为0.21,低苯基和中苯基PVMQ的tanδ最大值为0.63和0.72,苯基的引入大幅提高了硅橡胶的tanδ值,实现了阻尼温域向高温方向的拓展,且有效阻尼温域增大,这种趋势随着PVMQ中苯基含量的增大更加显著。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 有机聚硅氧烷概述
• 1.2 有机聚硅氧烷分类及用途
• 1.2.1 有机聚硅氧烷分类
• 1.2.2 有机聚硅氧烷用途
• 1.3 有机聚硅氧烷性质
• 1.3.1 有机聚硅氧烷物理性质
• 1.3.2 有机聚硅氧烷Si-O-Si键的裂解反应
• 1.4 有机聚硅氧烷合成方法
• 1.4.1 水解缩聚法
• 1.4.2 非水解缩聚法
• 1.4.3 开环聚合法
• 1.5 环硅氧烷开环聚合法
• 1.5.1 平衡聚合
• 1.5.2 环硅氧烷的阴离子开环聚合
• 1.5.3 阳离子聚合
• 1.5.4 辐射聚合
• 1.5.5 乳液聚合
• 1.5.6 环硅氧烷的固态聚合
• 1.6 有机硅化合物结构表征
• 1.6.1 红外表征
• 1H-NMR表征'>1.6.2¹H-NMR表征
• 1.7 甲基苯基乙烯基硅橡胶
• 1.7.1 概述
• 1.7.2 研究进展
• 1.8 论文选题的目的和意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验条件
• 2.1.1 实验主要原料及规格
• 2.1.2 实验设备与仪器
• 2.2 实验步骤
• 2.2.1 高活性碱胶的制备
• 2.2.2 甲基乙烯基硅橡胶的合成（MVQ）
• 2.2.3 甲基单苯基乙烯基硅橡胶的合成（PVMQ）
• 2.2.4 试样制备过程
• 2.3 结构表征与性能测试
• 2.3.1 微观结构（NMR）
• 2.3.2 微观结构（FT-IR）
• 2.3.3 分子量及其分布（GPC）
• 2.3.4 玻璃化转变温度测定（DSC）
• 2.3.5 动态力学性能测试（DMTA）
• 2.3.6 邵氏硬度测试
• 2.3.7 力学性能测试
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 反应体系的确定
• 3.1.1 水解缩合过程
• 3.1.2 开环聚合过程
• 3.2 分子量的影响因素
• 3.2.1 反应时间
• 3.2.2 催化剂用量
• 3.2.3 反应温度
• 3.2.4 封端剂用量
• 3.2.5 后处理时间
• 3.3 结构表征
• 3.3.1 甲基苯基环硅氧烷结构表征
• 3.3.2 苯基硅橡胶结构表征
• 3.4 苯基硅橡胶的性能研究
• 3.4.1 苯基含量的确定方法
• 3.4.2 物理机械性能
• 3.4.3 热性能
• 3.4.4 动态力学性能
• 3.5 反应机理
• 3.5.1 阴离子开环聚合反应
• 3.5.2 硅氧烷的平衡化反应
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表学术论文
• 作者简介
• 导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书