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基于铂络合催化剂体系的加成型硅橡胶的结构与性能

作　者: 周俊梅
导　师: 方仕江
学　校: 浙江大学
专　业: 化学工程
关键词: 加成型硅橡胶硅氢加成反应硫化动力学铂络合催化剂材料力学和电性能
分类号: TQ333.93
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

加成型硫化硅橡胶因在硫化过程中不产生副产物、收缩率小、能深层硫化、耐湿、耐水、耐臭氧、不产生有害气体,并具有优良的电性能和化学稳定性等因而倍受关注。本文以铂络合物为催化体系研究了加成型硫化硅橡胶的硫化过程及其硫化胶的结构和特性。论文全文分为六章,主要内容包括:第一章回顾总结了近年加成型硫化硅橡胶及其所用催化剂的研究现状及进展,分析讨论了硅橡胶加成硫化用铂络合催化体系的合成方法及催化机理。本章首先对加成型硅橡胶和缩合型硅橡胶的技术和应用特点进行了对比,并介绍了加成型硅橡胶的主要应用领域。其次则较详细地介绍了硅橡胶的铂络合催化加成特点及其加成硫化机理,并与其他过渡金属催化体系进行比较。本章最后重点回顾总结了硅氢加成用铂络合催化体系的研究现状和进展,并分析讨论了几个较典型的铂络合催化体系的制备工艺及其影响因素。第二章主要介绍了论文研究所用的实验装置、操作过程和测试表征方法等。制备铂/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合催化剂和铂/二乙烯基四甲基二硅氧烷-1,3,5,7-四甲基四乙烯基环四硅氧烷的络合催化剂,优化了配方工艺并应用此催化剂制备了加成型硫化硅橡胶。本章还介绍了黏度、拉伸、硬度、击穿电压、热性能、交联密度、放热焓等的分析测试方法。第三章主要实验研究了以铂/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合催化剂为体系的加成型硅橡胶的硫化过程及其硫化胶的特性。实验结果表明:随着硫化温度的提高硫化速度加快;随着催化剂用量的增加,硅橡胶硫化速率加快,但是当催化剂达到一定浓度时,硫化时间反而延长了。硅橡胶的拉伸强度、硬度、交联密度等性能表现为先增加到后减小。完全硫化硅橡胶的热性能受硫化温度、催化剂用量等因素影响很小,但是硅橡胶有良好的热稳定性能;随着填料用量的增加,硫化后的硅橡胶的硬度逐渐增加而后减小,而体积电阻率逐渐减小。第四章主要实验研究了以铂/二乙烯基四甲基二硅氧烷-1,3,5,7-四甲基四乙烯基环四硅氧烷的络合催化剂为体系的加成型硅橡胶的硫化过程及其硫化胶的特性。实验研究表明,随着硫化温度的提高硫化速度加快,且硫化硅橡胶的交联密度增加,完全硫化硅橡胶的热性能受硫化温度影响很小;溶剂对于催化剂活性有一定影响,含有孤对电子或双键类的溶剂降低催化剂的活性,而在硅橡胶体系中容易分散的如环己烷、甲苯类溶剂则使催化剂具有较高的活性。在Onset温度下硫化得到的硅橡胶材料具有较高的拉伸强度,另外,铂/二乙烯基四甲基二硅氧烷-1,3,5,7-四甲基四乙烯基环四硅氧烷络合催化剂用量不宜太高或太低,否则将劣化硫化硅橡胶的力学拉伸强度。第五章主要研究了各种工艺因素对加成型硅橡胶材料的击穿电压的影响规律。实验研究表明:随着催化剂用量的增加,硅橡胶的击穿电压先增加后减小,硫化后硅橡胶交联密度增加,拉伸强度表现为先增加后减小;随着含氢硅油用量的增加,硅橡胶的击穿电压先增大后减小;随着白炭黑用量的增加,硅橡胶的击穿电压先增大后减小,白炭黑用量在13～17份左右时,击穿电压达到最大值;随着氢氧化铝,绝缘导热粉用量的增加,击穿电压先增大后有少许减少后成增大趋势。硫化硅橡胶交联密度增加,拉伸强度表现增加的趋势,后续趋于平稳增加趋势;硫化硅橡胶都表现出很好的热稳定性,特别是绝缘导热粉在400℃条件下,热失重仅为5%,当温度达到600℃左右时,热失重仅为15%。第六章总结了全文的研究结果,并得出研究结论。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-8
Abstract  8-13
引言  13-14
1 文献综述  14-39
  1.1 研究背景  14-18
    1.1.1 加成型与缩合型硅橡胶特点对比  14-16
    1.1.2 加成型硅橡胶在各领域的应用  16-18
  1.2 国内外研究现状和进展  18-34
    1.2.1 硅橡胶加成硫化机理  18-26
    1.2.2 硅氢加成反应催化剂的研究进展  26-31
    1.2.3 硅氢加成反应催化剂的制备过程  31-34
  1.3 应用  34-38
    1.3.1 绝缘与绝缘材料  34-36
    1.3.2 绝缘橡胶的电击穿机理  36-37
    1.3.3 橡胶击穿电压与测试条件的关系  37-38
  1.4 研究思路  38-39
2 实验部分  39-43
  2.1 原料与仪器  39-40
    2.1.1 实验原料  39-40
    2.1.2 实验仪器与设备  40
  2.2 含氢硅油的调聚  40
  2.3 催化剂的制备  40-41
    2.3.1 铂/二乙烯基四甲基二硅氧烷催化剂  40
    2.3.2 铂/二乙烯基四甲基二硅氧烷-1,3,5,7-四甲基四乙烯基环四硅氧烷催化剂  40-41
  2.4 硫化胶的制备  41
  2.5 分析测试与表征  41-43
    2.5.1 硅橡胶性能的测定  41-42
    2.5.2 催化剂中Pt含量的测定  42-43
3 基于铂/二乙烯基四甲基二硅氧烷催化剂体系的硅橡胶硫化过程及硫化胶特性  43-54
  3.1 铂/二乙烯基四甲基二硅氧烷催化剂的表征  43
  3.2 硫化过程中体系表观黏度的变化特征  43-46
    3.2.1 硫化温度的影响  43-45
    3.2.2 催化剂用量的影响  45-46
  3.3 硫化硅橡胶的特性  46-52
    3.3.1 基础胶黏度的影响  46-47
    3.3.2 填料用量的影响  47-48
    3.3.3 催化剂用量的影响  48-52
  3.4 小结  52-54
4 基于铂/二乙烯基四甲基二硅氧烷-1,3,5,7-四甲基四乙烯基环四硅氧烷催化剂体系的硅橡胶硫化过程及硫化胶特性  54-64
  4.1 铂/二乙烯基四甲基二硅氧烷-1,3,5,7-四甲基四乙烯基环四硅氧烷催化剂的表征  54
  4.2 硫化过程中体系表观黏度的变化特征  54-59
    4.2.1 硫化温度的影响  55-56
    4.2.2 催化剂用量的影响  56-57
    4.2.3 溶剂的影响  57-58
    4.2.4 抑制剂的影响  58-59
  4.3 硫化硅橡胶的特性  59-62
    4.3.1 温度对硫化胶交联密度和热性能的影响  59-61
    4.3.2 溶剂对硫化硅橡胶力学性能的影响  61-62
    4.3.3 催化剂用量对硫化胶力学性能的影响  62
  4.4 小结  62-64
5 绝缘硅橡胶材料的制备与表征  64-77
  5.1 催化剂用量与击穿电压的关系  64-65
  5.2 含氢硅油用量与击穿电压的关系  65-66
  5.3 白炭黑用量与击穿电压的关系  66-67
  5.4 氢氧化铝用量与击穿电压的关系  67-68
  5.5 绝缘导热粉用量与击穿电压的关系  68-69
  5.6 其它影响因素与击穿电压的关系  69-70
  5.7 硫化硅橡胶性能  70-76
    5.7.1 硫化硅橡胶的交联密度性能  70-72
    5.7.2 硫化硅橡胶的力学性能  72-73
    5.7.3 硫化硅橡胶的热性能  73-76
  5.8 小结  76-77
6 结论  77-78
参考文献  78-82
作者简介  82-83
附图  83

基于铂络合催化剂体系的加成型硅橡胶的结构与性能

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