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涨姿势!硅灰石对陶瓷化硅橡胶性能的影响

来源:江西奥特     发布日期:2019-02-19   |    加入收藏

陶瓷化聚合物作为一种新型阻燃资料,于2004年在澳大利亚停止了商业使用并取得了专利受权,这种资料可以在低温熄灭后转变为具有一定强度的陶瓷化壳体,并坚持材料的阻燃性。硅橡胶自身不易扑灭,熄灭时热释放速率低、熄灭速度慢,主链的Si—O键可以转变为延续且抗氧化的网络状构造,熄灭进程中无有毒气体发生,可以作为陶瓷化聚合物的基体资料。近几年国际学者探究了云母、硅灰石等无机粉体在陶瓷化硅橡胶中的使用,并研讨了其热行为和微观构造以及在电线电缆中的运用效果。

上面我们在硅橡胶中参加硅灰石制备陶瓷化硅橡胶,研讨硅灰石的长径比和用量对硅橡胶物理功能、烧结体的三点弯曲强度和阻燃功能等的影响,并剖析硅橡胶的热波动性和成瓷机理。根本配方工艺:硅橡胶混炼胶 100,硅灰石 0~75,硅烷偶联剂KH550 1,硫化剂25  1. 2。将开炼机辊距调至1 mm左右参加硅橡胶混炼胶,待包辊后顺次参加硅烷偶联剂KH550、硅灰石和硫化剂25,混炼平均后调大辊距出片。胶料放置12 h以上返炼,出片硫化,一段硫化条件爲170 ℃×15 min,二段硫化条件爲200℃×4 h。硅橡胶烧结体:将硅橡胶试样裁成一定外形放入马弗炉中,从室温疾速升温至800 ℃,恒温1 h,冷却至室温取出。后果与讨论硅灰石的微观构造普通和针状硅灰石的SEM照片如图1所示。(a)普通硅灰石(b)普通硅灰石呈片状和短纤维状,长径比为1∶1~4∶1,均匀粒径为11μm;针状硅灰石呈长纤维状,长径比为10∶1~20∶1,均匀粒径为23 μm。物理功能硅灰石长径比和用量对硅橡胶拉伸功能的影响。 硅灰石长径比和用量对硅橡胶拉伸功能的影响从图2可以看出,随着硅灰石用量的增大,硅橡胶的拉伸强度和拉断伸长率减小,且根本属于线性关系,由于含有白炭黑的硅橡胶构成了三维网状构造,硅灰石的参加使得网状构造的无效数量减小。硅橡胶的拉伸功能随两种硅灰石用量的变化趋向相反,硅灰石用量相反时,添加针状硅灰石的硅橡胶的拉伸强度和拉断伸长率略低于添加普通硅灰石的硅橡胶。烧结体的三点弯曲强度硅灰石长径比和用量对硅橡胶烧结体三点弯曲强度的影响。硅灰石长径比和用量对硅橡胶烧结体三点弯曲强度的影响  针状硅灰石

随着硅灰石用量的增大,硅橡胶烧结体的三点弯曲强度逐步增大,未添加硅灰石的硅橡胶在熄灭后的产物为没有强度的粉末状,而参加15份普通硅灰石的硅橡胶在熄灭后的烧结体为陶瓷状硬壳,三点弯曲强度为0. 91 MPa,标明硅灰石的参加是硅橡胶在烧蚀后可以成瓷的次要缘由。硅橡胶烧结体的三点弯曲强度随两种硅灰石用量的变化趋向相反,硅灰石用量相反时,添加普通硅灰石的硅橡胶烧结体的三点弯曲强度高于添加针状硅灰石的硅橡胶烧结体,能够是由于普通硅灰石的均匀粒径较小,在硅橡胶基体中的散布较为平均。 阻燃功能硅灰石长径比和用量对硅橡胶氧指数的影响。 硅灰石长径比和用量对硅橡胶氧指数的影响:随着硅灰石用量的增大,添加普通硅灰石的硅橡胶的氧指数先疾速增大,之后趋于不变;而添加针状硅灰石的硅橡胶的氧指数不断增大。当硅灰石用量超越30份后,添加针状硅灰石的硅橡胶的氧指数开端分明高于添加普通硅灰石的硅橡胶,硅灰石用量均为75份时,添加针状硅灰石的硅橡胶的氧指数爲为39.3,比添加普通硅灰石的硅橡胶高5. 4。针状硅灰石粉

可以看出,硅灰石的参加可以分明进步硅橡胶的阻燃功能,而针状硅灰石的阻燃功能愈加优异。热波动性硅橡胶的TG曲线如图5所示,硅灰石长径比和用量对硅橡胶热波动性的影响。 硅橡胶的TG曲线表1 硅灰石长径比和用量对硅橡胶热波动性的影响 :未添加硅灰石的硅橡胶的热波动性很差,在468 ℃时开端分解,剩余物质量分数为0. 226;参加30份普通硅灰石,硅橡胶的初始分解温度根本不变,最大分解速率下降,最大分解速率温度降低,剩余物质量分数为0. 592,是未添加硅灰石的硅橡胶的2. 6倍;持续增大普通硅灰石用量,最大分解速率温度下降;普通硅灰石用量增大到60份时,剩余物质量分数到达0. 637。添加30份针状硅灰石,硅橡胶的初始分解温度进步到491 ℃,最大分解速率远低于未添加硅灰石和添加30份普通硅灰石的硅橡胶,最大分解速率温度到达690 ℃,同时熄灭后的剩余物质量分数增大;持续增大针状硅灰石用量,硅橡胶的热波动性改善效果并不分明。硅灰石的参加可以分明进步硅橡胶的热波动性,使硅橡胶的分解温度降低,分解速率降低,剩余物质量分数增大。针状硅灰石的改善效果优于普通硅灰石,随着硅灰石用量的增大,硅橡胶的热波动性有所进步,但变化不大。烧结体的微观构造硅橡胶烧结体断面的微观构造如图6所示。(a)未添加硅灰石(b)60份普通硅灰石(c)60份针状硅灰石图6 硅橡胶烧结体的断面SEM照片(800 °C烧蚀),未添加硅灰石的硅橡胶的断面出现分散的聚会体,为硅橡胶基体低温下分解生成的二氧化硅粉末,标明单纯的硅橡胶在低温烧蚀下不能构成陶瓷化转变。针状硅灰石

在添加硅灰石的硅橡胶断面中能察看到分明的硅灰石颗粒,这些颗粒平均地分散在延续的硅橡胶基体中,标明添加硅灰石的硅橡胶可以在低温烧蚀下构成延续、致密的陶瓷状物质。关于硅橡胶陶瓷化转变的机理,以为是硅橡胶基体在低温下发作分解,生成的二氧化硅可以和硅灰石发作共晶反响,在硅灰石颗粒的边缘构成一种液相共熔体,随着烧蚀温度的降低和工夫的延伸,共熔体不时分散,在二氧化硅颗粒和硅灰石颗粒之间起桥接作用,冷却后在硅橡胶基体外表构成致密的陶瓷状硬壳。随着硅灰石用量的增大,烧蚀后构成的液相共熔体增多,衔接的二氧化硅颗粒和硅灰石颗粒也会增多,使得烧结体的硬度更大。随着硅灰石用量的增大,硅橡胶的阻燃功能和热波动性进步,分解温度降低,剩余物质量分数增大,分解速率降低,低温下构成的烧结体的弯曲强度增大,致密性改善。硅灰石用量相反时,添加针状硅灰石的硅橡胶的阻燃功能和热波动性愈加优异。针状硅灰石用量爲60份时,硅橡胶的综合功能最佳。

 
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