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非共价修饰碳纳米管对硅橡胶性能的影响

白雨莲  
【摘要】:硅橡胶是一种具有优异性能的弹性材料,最为突出的是耐热性。随着科技的发展,为了使硅橡胶适应更为苛刻的高温环境,提高硅橡胶的热稳定性成为了研究的必然。碳纳米管(CNTs)具有独特的结构和优异的性能,可将其作为添加剂来提高复合材料的力学以及耐热等性能。本论文采用非共价修饰改性的方式,将聚甲基苯基硅氧烷(Polymethylphenyl Siloxane,简称PMPS)修饰于CNTs上,制备PMPS/CNTs粒子,并将其与硅橡胶复合,制备了PMPS/CNTs/SR复合材料。通过场发射透射电子显微镜(TEM)(含能谱仪)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)表征CNTs的修饰效果及修饰量;通过激光显微拉曼光谱(Raman)分析CNTs与PMPS分子间的吸附强度;利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、Raman和动态热机械分析(DMA)表征不同修饰量的PMPS/CNTs在硅橡胶基体中的分散及其与基体的界面相互作用;并通过复合材料热氧老化前后的力学分析及TG分析进一步研究了不同修饰量的PMPS/CNTs对硅橡胶力学及热氧稳定性等性能的影响。实验结果表明:利用PMPS与CNTs间的π-π相互作用和疏水作用等可将PMPS非共价修饰到CNTs表面,并在CNTs表面形成包覆层进一步阻止其团聚。在CNTs表面修饰上适量的PMPS后,PMPS/CNTs粒子可在乙醇溶剂中稳定分散6个月而不沉降;PMPS/CNTs在硅橡胶基体中呈现出良好的分散性,甚至可以呈现单根分散状态;CNTs与基体之间的界面相互作用增强。硅橡胶基复合材料的力学性能得到有效提高,且相比较于CNTs/SR复合材料,老化后PMPS-2/CNTs/SR复合材料的拉伸强度提高62%,断裂伸长率提高48%,说明了硅橡胶的耐热性能得到提高。TG结果表明,PMPS/CNTs对于硅橡胶初始降解温度的提升略高于CNTs。


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