酸處理碳納米管對硅橡膠熱穩(wěn)定性的影響及機(jī)理探究.pdf

1、硅橡膠(Silicone rubber，SR)作為特種合成橡膠中的重要一員，具有很多優(yōu)良的性能。其中，熱穩(wěn)定性是具有突出應(yīng)用價值的一點，這也使其被廣泛運用于高溫環(huán)境下。但是隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，硅橡膠及其傳統(tǒng)的配合體系已經(jīng)無法滿足越來越嚴(yán)苛的高溫使用需求，而與其它材料進(jìn)行復(fù)合有望進(jìn)一步提高其力學(xué)性能和熱學(xué)性能，這也成為了硅橡膠基復(fù)合材料性能提升的主要探索方向。碳納米管(Carbon nanotubes，CNTs)具有獨特的結(jié)構(gòu)和性

2、能，研究表明CNTs能夠提高硅橡膠的耐熱性能。
　　本論文采用酸氧化的方法將羧基官能團(tuán)修飾到CNTs粒子表面，通過控制酸化反應(yīng)時間制備得到不同酸化程度的碳納米管粒子。采用拉曼光譜(Raman)、紅外光譜(FTIR)、熱失重(TGA)、X射線光電子能譜(XPS)等一系列手段表征粒子表面狀態(tài)。再將聚甲基乙烯基硅橡膠生膠與不同酸化程度的CNTs粒子復(fù)合，制備CNTs/SR復(fù)合材料。
　　通過熱失重分析表征復(fù)合材料在不同環(huán)境下的熱降

3、解過程，并對所制備的復(fù)合材料高溫老化前后的力學(xué)性能進(jìn)行測試。實驗結(jié)果表明:CNTs是一種優(yōu)異的硅橡膠耐熱添加劑，在氬氣和空氣下都有良好的提高硅橡膠耐熱性的作用，其中石墨化的CNTs在無氧環(huán)境下對SR的耐熱性能提升最大，而羧基化CNTs在有氧環(huán)境下有較好的耐熱提升作用。CNTs也能提高復(fù)合材料試樣老化前后的力學(xué)性能。
　　通過測定老化前后橡膠試樣交聯(lián)點間平均分子量，以及測定復(fù)合材料在降解過程中降解產(chǎn)物小分子的變化，來分析復(fù)合材料的老

4、化過程。實驗結(jié)果表明:有氧條件下，CNTs的加入，尤其是羧基含量較高的CNTs能夠有效抑制硅橡膠的氧化交聯(lián)反應(yīng)，其原因可能是羧基化CNTs與基體的界面相互作用較強(qiáng)，以及在基體之中良好的分散使得CNTs能夠充分地發(fā)揮其自由基捕捉能力。無氧條件下，CNTs的加入使得復(fù)合材料降解產(chǎn)物的初始逸出溫度和反應(yīng)放熱峰都向高溫方向發(fā)生偏移，其中石墨化CNTs對降解反應(yīng)發(fā)生的推遲效果最為明顯，這可能是由于其規(guī)整的石墨化結(jié)構(gòu)有利于熱的傳導(dǎo)，避免了體系的局部