聚二甲基硅氧烷涂層材料的制備及性能研究

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1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要涂層材料一般分為無機(jī)涂層(金屬涂層)和有機(jī)涂層，無機(jī)涂層一般又分為保護(hù)涂層和功能涂層兩大類。有機(jī)涂層中的熱防護(hù)涂層是一種具有特殊用途的材料，在航空航天、電子電氣、紡織、建筑等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前所用基體材料主要為環(huán)氧樹脂、氯磺化聚乙烯、酚醛、環(huán)氧．聚氨酯、聚苯硫醚．環(huán)氧等，在航天飛機(jī)和導(dǎo)彈等航天產(chǎn)品中應(yīng)用較為廣泛。但是普遍存在缺點(diǎn)，就是價格較貴、綜合性能較差、均需高溫成型等。聚二甲基硅氧烷因其具有耐氧化、耐寬廣的高低溫交變、耐寒、耐臭氧、優(yōu)異的電絕緣性、生理惰性、耐腐

2、蝕、耐潮濕等優(yōu)良性能，并且不需熱壓設(shè)備。這些優(yōu)點(diǎn)引起了眾多科學(xué)研究者的興趣。目前國外對聚二甲基硅氧烷(PDMs)在固體發(fā)動機(jī)殼體外防熱的研究與應(yīng)用開始重視，而國內(nèi)對其作為熱防護(hù)涂層的研究與應(yīng)用剛岡Ⅱ起步。因此本文通過引入聚二甲基硅氧烷作為耐熱涂層的基體，采用室溫硫化工藝，制備了復(fù)合涂層材料，研究了不同填料、助劑等對涂層相關(guān)性能的影響。(1)研究了基體的粘度對拉伸強(qiáng)度的影響。研究結(jié)果表明，隨著粘度的增加即分子量的增加，涂層材料的拉伸強(qiáng)度是逐漸遞增的，可達(dá)1．7MPa。但是基體粘度越大，溶劑等配合莉加入

3、量也會增加，導(dǎo)致材科成本加大：同時使得制造工藝復(fù)雜。(2)白炭黑(氣相二氧化硅)主要起補(bǔ)強(qiáng)作用，一般認(rèn)為白炭黑以物理或化學(xué)的方式與基體交聯(lián)。但是大部分研究者忽略了白炭黑對PDMS熱穩(wěn)定性能的消極影響。本實(shí)驗通過TGA，DSC測試手段，輔以SEM對添加白炭黑的涂層材料與純PDMS涂層材料進(jìn)行比較分析，結(jié)果表明：熱失重5％的溫差最高達(dá)133℃，熱失重10％的溫差最高達(dá)167℃。(3)利用Al(On)3低溫?fù)]發(fā)散熱機(jī)理，舢(0I-I)3在加熱到240℃～500"C左右時會迅速分解出結(jié)晶水并吸收大量的熱量(

4、1967kJ／Kg)，從而降低了材料表面的溫度。微米級Al(OI-03的引入可以明顯提高涂層材料的耐熱溫度。隨著加入份量的增加，耐熱性能也隨之提高，耐熱溫度可達(dá)300℃。但是觸(OHb的加入會降低涂層材料的力學(xué)性能，特別是拉伸強(qiáng)度。(4)研究了不同含量中空玻璃微珠(HGB)的涂層材料在馬弗爐中100℃、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文250℃、300"12下的實(shí)際隔熱效果。此外，通過TG研究發(fā)現(xiàn)，中空玻璃微珠對涂層體系的耐熱性能是有積極貢獻(xiàn)的，加入量不宜超過25％。(5)探討了不同溶劑(丙酮、無水乙醇、松節(jié)

5、油、丙三醇、聚乙二醇、石油醚(30～60℃和60℃～90℃)、甲苯、二甲苯、三氯乙烷、乙酸乙酯、四氯化碳)對填料的溶解能力。經(jīng)過綜合選擇，四氯化碳是本體系的最佳選擇。(6)研究了交聯(lián)劑品種和用量對聚二甲基硅氧烷拉伸強(qiáng)度的影響，經(jīng)綜合實(shí)驗，交聯(lián)劑用量控制在8％～10％，且交聯(lián)劑C優(yōu)于其它兩種交聯(lián)效果。增塑劑、偶聯(lián)劑的用量對涂層材料的力學(xué)性能是至關(guān)重要的；二月桂酸二丁基錫作為催化劑應(yīng)控制用量，一般使用量在0．25％～1．5％。(7)研究了涂層材料的耐水、耐腐蝕性與附著力的性能，測試結(jié)果除耐NaOH外其它

6、性能均良好。在耐NaOH實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)，幾組材料的損失相對整體而言均偏大，最高達(dá)16．48％。在后續(xù)的研究工作中，耐堿性能值得關(guān)注與改進(jìn)。綜上所述，以PDMS為基體，添加合適的填料和助劑，成功制備出耐熱涂層。經(jīng)過相關(guān)性能測試發(fā)現(xiàn)，自炭黑對涂層的耐熱性能有消極作用，氫氧化鋁和中空玻璃微珠對涂層的耐熱性能有積極貢獻(xiàn)。綜合耐熱溫度可達(dá)到300℃，其它性能指標(biāo)均達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。本文的工作拓寬了PDMS的應(yīng)用范圍，也是對樹脂類耐熱涂層材料的有益補(bǔ)充。關(guān)鍵詞：熱防護(hù)涂層：聚二甲基硅氧烷；涂層；耐熱Ⅱ武漢理工大學(xué)碩士學(xué)

7、位論文AbstractCoatingmaterialscanbedividedtwopans：inorganiccoatings(metalcoatings)andorganiccoatings．Inorganiccoatingsincludeprotectingcoatingsandfunctionalcoatings．Organicthermal·protectivecoatingisspecialcoatingmaterialappliedinmanyareasincludingaerospa

8、ce，electronandelectricity,textile，constructionandsoon．Themostmatrixesusedinaerospace—planeandmissileareepoxyresin，chiorosulphonatedpolyethylene，phenolicaldehyde，EP-polyurethane，polysulphide—EPandsooil．Buttheyhavemostdemeritsincludinghig