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粘接特种炸药的双组份室温硫化硅橡胶的研究

作　者: 廖宏
导　师: 李光宪；马玉珍
学　校: 四川大学
专　业: 材料工程
关键词: 胶粘剂增强粘接强度
分类号: TQ333
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

硅橡胶由于具有良好的热稳定性和耐老化性以及突出的阻尼特性而受到现代武器设计者的关注，尤其是在特种炸药的粘接成型方面，由于特种炸药对外界冲击的敏感性和化学上的不稳定性，多种类型的胶粘剂与其不相容，尽管其中一些也有优异的性能，但不能用在特种炸药的粘接上，而硅橡胶由于其结构的稳定性，它与特种炸药相容性好，但硅橡胶分子间的相互作用力弱，内聚能低导致其粘接强度低，使其在军事方面的应用受到了一定限制。本课题的研究目的是提高双组份室温硫化硅橡胶胶粘剂对特种炸药的粘接强度。我们以羟基封端的室温硫化硅橡胶为基础胶，用丙烯酸、聚氨酯、MQ硅树脂三种方式改性硅橡胶，并结合采用偶联剂预处理炸药粘接面、填料增强，有效提高了对特种炸药的粘接力。本论文初步探索了改性组份用量、结构、制备工艺等对硅橡胶性能的影响，研究了白炭黑种类、用量及表面处理方式对硅橡胶耐热性的影响，同时选择了非补强填料碳化硅等对体系进行了补强，确定了特种炸药粘接的工艺技术，有效提高了双组份室温硫化硅橡胶对特种炸药的粘接强度。实验发现：用丙烯酸、聚氨酯、MQ硅树脂改性硅橡胶能明显增强胶粘剂对特种炸药的粘接力；丙烯酸改性硅橡胶、MQ硅树脂改性硅橡胶与特种炸药相容，聚氨酯(PU)改性硅橡胶与其不相容。用丙烯酸改性硅橡胶，丙烯酸与107硅橡胶的比例对聚合物的粘度影响较大；不同加料方式对聚合物的粒径有影响，采用引发剂滴加法得到的反应产物粒径均一。 PU含量对改性体系的热分解行为及拉伸强度有明显影响;制备工艺对改性体系的拉伸强度有较大影响，但对热性能影响不大;丙三醇PU和蓖麻油PL1分别改性的有机硅树脂在性能上有明显差异，前者的拉伸强度优于后者，但热性能较差。 MQ硅树脂是由单官能硅氧单元(R3SIOI/4，简称M)和四官能硅氧单元(s 104/:，简称Q)组成的一种聚硅氧烷。MQ硅树脂对缩合型双组分室温硫化硅橡胶的增强效果主要决定于MQ硅树脂的结构，包括M/Q和硅羚基的质量分数;M/Q决定了硅树脂和硅橡胶的相容性，随着M/Q的增加，MQ硅树脂和硅橡胶的相容性变好;而硅经基质量分数则决定了硅树脂和硅橡胶之间的化学结合程度，随着硅轻基的增加，两者的化学结合程度增加;要取得好的增强效果，MQ硅树脂和硅橡胶要有适当的相分离程度和一定的化学结合，因此，当MQ硅树脂的M/Q为0.8，又有适当的硅轻基质量分数时，增强效果最好。不同种类白炭黑对硅橡胶耐热性能有不同的影响，气相法白炭黑对耐热性能的不利影响更为显著;由于白炭黑表面存在活性硅轻基，白炭黑用量愈大，硫化胶的耐热性能越差;经过硅氮烷处理的白炭黑可以在一定程度上改善硫化胶的耐热性能。选用一定粒径的CaCO3和SIC非补强性填料可对室温硫化硅橡胶进行有效的补强，而且胶料有更好的工艺性能;当用多种粒径的填料进行补强时，填料粒径的搭配对补强效果有显著影响，粒径搭配合适时可取得最好的补强效果，而且不同粒径填料的比例变化时，硅橡胶的力学性能会发生规律性的变化，选用siC时还可以有效提高缩合型室温硫化硅橡胶在空气中的热稳定性。对特种炸药的粘接存在酸碱配位作用，用酸、碱性偶联剂配合使用处理特种炸药表面，可以提高胶液对特种炸药表面的浸润能力，该方法适合用于特种炸药的表面处理。

全文目录

第一章绪论  11-22
  前言  11-12
  1.1 硅橡胶的结构与性能概述  12-13
  1.2 硅橡胶胶粘剂的性能  13-16
    1.2.1 填料的补强  13
    1.2.2 耐热和耐寒性  13-15
    1.2.3 耐气候性  15
    1.2.4 良好的电性能  15
    1.2.5 低的粘附强度  15-16
  1.3 硅橡胶胶粘剂的种类  16-17
  1.4 双组份室温硫化硅橡胶的固化机理  17-18
  1.5 硅橡胶胶粘剂的应用和发展前景  18-19
  1.6 本文拟研究的内容  19-22
    1.6.1 表面处理方法  20
    1.6.2 胶粘剂配方  20-21
    1.6.3 胶粘剂性能考核  21-22
第二章硅橡胶改性  22-49
  2.1 引言  22
  2.2 硅橡胶胶粘剂体系的确定  22-26
    2.2.1 实验材料  22-23
    2.2.2 测试方法  23
    2.2.3 基础胶的选择  23
    2.2.4 交联体系的选择与分析  23-25
    2.2.5 催化剂  25-26
  2.3 丙烯酸改性107硅橡胶  26-30
    2.3.1 原材料  26
    2.3.2 测试方法  26
    2.3.3 107硅橡胶的改性  26-27
    2.3.4 107硅橡胶用量对聚合物粘度的影响  27
    2.3.5 反应时间与单体转化率的关系  27
    2.3.6 不同加料方式对聚合过程及胶液稳定性的影响  27-28
    2.3.7 丙烯酸改性硅橡胶的结构与组成  28-29
    2.3.8 改性硅橡胶分子量及分子量分布  29-30
    2.3.9 改性硅橡胶的粘接强度  30
  2.4 聚氨酯改性有机硅  30-36
    2.4.1 原料  30-31
    2.4.2 树脂的制备  31
      2.4.2.1 聚氨酯的合成  31
      2.4.2.2 改性树脂的制备  31
    2.4.3 测试及仪器  31
    2.4.4 结果与讨论  31-34
      2.4.4.1 改性体系的热性能  31-33
      2.4.4.2 拉伸强度  33-34
    2.4.5 制备工艺对改性树脂性能的影响  34-35
    2.4.6 改性体系的结构  35-36
  2.5 MQ硅树脂增强室温硫化硅橡胶  36-46
    2.5.1 原材料  37
    2.5.2 试样制备  37
    2.5.3 试样表征  37-38
    2.5.4 结果与讨论  38-43
      2.5.4.1 MQ硅树脂的M／Q  38
      2.5.4.2 MQ硅树脂的硅羟基质量分数  38-39
      2.5.4.3 MQ硅树脂的用量  39-40
      2.5.4.4 MQ硅树脂增强硅橡胶的结构与形态  40-43
    2.5.5 硅橡胶的热重分析  43-46
  2.6 改性硅橡胶与炸药的相容性  46-47
  2.7 改性硅橡胶对炸药的粘接性能  47-48
  2.8 小节  48-49
第三章填料对硅橡胶的补强作用  49-64
  3.1 前言  49
  3.2 白炭黑的品种  49
  3.3 白炭黑的内部结构  49-50
  3.4 白炭黑的表面性质  50
  3.5 白炭黑的补强作用  50-51
  3.6 白炭黑对耐热性的影响  51-56
    3.6.1 主要原材料  51
    3.6.2 白炭黑的表面处理  51
    3.6.3 胶片的制备  51
    3.6.4 性能的测试  51
    3.6.5 结果与讨论  51-56
      3.6.5.1 白炭黑种类对耐热性能的影响  51-54
      3.6.5.2 白炭黑用量对耐热性能的影响  54
      3.6.5.3 表面处理气相法白炭黑对耐热性能的影响  54-56
  3.7 非补强填料的补强作用  56-63
    3.7.1 实验部分  57-58
      3.7.1.1 室温硫化硅橡胶胶料的制备  57-58
      3.7.1.2 硫化胶的制备  58
      3.7.1.3 力学性能测试  58
      3.7.1.4 硫化胶在高温空气中的热稳定性  58
    3.7.2 结果与讨论  58-61
      3.7.2.1 不同填料对室温硫化硅橡胶的补强效果  58-59
      3.7.2.2 填料粒径分布对室温硫化硅橡胶补强的影响  59-61
    3.7.3 不同填料对室温硫化硅橡胶耐热性的影响  61-63
  3.8 小节  63-64
第四章炸药的表面处理  64-72
  4.1 前言  64-65
  4.2 研究方法  65-66
  4.3 试验部分  66-71
    4.3.1 参照液／硅橡胶接触角测试  66-67
    4.3.2 界面粘附功能碱成分的计算  67-68
    4.3.3 改性硅橡胶胶液与炸药粘接面接触角的测定  68-69
    4.3.4 酸碱作用对粘接性能的影响  69-71
  4.4 小节  71-72
结论  72-73
参考文献  73-76

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