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功能性微孔硅橡胶泡沫的制备与性能研究

贾亚兰  
【摘要】:硅橡胶泡沫因其独特的轻质、高弹、绝缘、耐高低温等性能被广泛用作缓冲减震、绝缘隔热材料,多应用于交通运输、医疗设备、电子电器等领域。但目前利用间歇式超临界CO_2发泡法制备的微孔硅橡胶泡沫普遍存在表观质量较差、功能单一等问题,严重限制了材料的后续研究与使用。本论文通过研究硅油对硫化胶弹塑性以及泡孔结构的影响,成功制备出了表观平整无瑕疵的微孔硅橡胶泡沫材料,并进一步研究了泡孔形貌对材料力学性能(拉伸强度、断裂伸长率、压缩强度、永久压缩形变等)以及导热性能的影响。结果表明,微孔硅橡胶泡沫材料的最小平均泡孔尺寸可达0.92μm,相应的泡孔密度可达3.79×10~(10)个/cm~3,其拉伸强度最高可达4.77 MPa,断裂伸长率最大值为1866.29%。此外,微孔硅橡胶泡沫的最小永久压缩变形量仅为1.62%,其最低热导率可达0.14 W/m·k。向硅橡胶基体中添加纳米导电填料(炭黑、碳纳米管)制备出具有导电功能的微孔硅橡胶泡沫。研究了填料在硅橡胶基体中的分散以及流变行为,并对比发泡前后两种碳系填料以及二者复配体系在硅橡胶中的导电行为、电磁屏蔽效能。研究结果表明,不同维度导电填料组成的复配体系更有利于形成导电通路,复合材料表现出更高的电导率以及电磁屏蔽效能。选取粒径较小的疏水型白炭黑填充硅橡胶,增大复合材料表面粗糙度,以高表观质量的硅橡胶泡沫材料为研究基础,利用微孔成功构筑了具有微/纳复合结构的泡沫表面,研究了泡孔结构对复合材料表面润湿性能的影响。结果显示,泡沫表面的多级粗糙结构有利于提高材料的疏水性能,泡孔层硅橡胶复合材料对水的接触角超过150~o,可达到超疏水状态。此外,微孔泡沫热导率最小值为0.087 W/m·K,材料表现出良好的绝热效果。本论文通过超临界CO_2发泡制备了几种性能各异的微孔硅橡胶泡沫材料,为进一步研究材料的特殊功能、扩大其应用范围做出了努力。


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