基于全氟环丁基芳基醚硅油交联剂的新型氟硅橡胶的制备

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全氟环丁基芳基醚(PFCB)聚合物是一类结构新颖的非晶半氟化聚合物,因其独特的性能使这类聚合物具有广泛的、潜在的应用价值。利用全氟环丁基芳基醚的含氟结构与硅氧烷的有机硅结构构建全新的氟硅结构,是有机硅化学与有机氟化学的新融合,具有重要的研究价值。本论文以合成含全氟环丁基芳基醚结构的高温硫化氟硅橡胶为研究目标,首先合成了主链含全氟环丁基芳基醚结构的多乙烯基硅油、含氢硅油,然后以其为交联剂成功制备了过氧化型、加成型两种硫化体系的高温硫化氟硅橡胶(PFCB-MVQ),主要研究内容和结论如下:(1)成功合成了含全氟环丁基芳基醚结构的硅氧烷单体M4,分别与常见硅烷单体利用水解共聚合反应和酸催化平衡反应制备了三种主链含有PFCB结构的硅油,并对氟硅油结构和性能进行了分析表征。研究表明:以无水乙酸同时作催化剂、反应物和溶剂,反应温度为90℃的条件下制备的PFCB-C2胶分子量更高(Mn:6373 g/mol,PDI:1.455)。此外,TGA分析表明无水乙酸条件下获得的主链含PFCB的多乙烯基硅油比NH3·H2O条件下获得的硅油热稳定性更好。三种主链含PFCB的硅油均具有良好的耐低温性,在室温下溶解于大部分常用的有机溶剂。(2)基于集中交联理论,以主链含PFCB结构的多乙烯基硅油(PFCB-C胶)为集中交联剂,成功制备了过氧化型PFCB-MVQ氟硅橡胶,研究了硫化胶的性能。结果表明,以PFCB-C2胶作集中交联剂制备的氟硅橡胶的力学性能优于以PFCB-C1胶作集中交联剂制备的氟硅橡胶。PFCB-MVQ硫化胶的拉伸强度、撕裂强度和硬度随着PFCB-C2胶用量的增加均呈现先增加后降低的趋势。当PFCB-C2胶用量为10%时,制备的氟硅橡胶综合机械性能最好(拉伸强度:10.35 MPa;撕裂强度:21.78 kN/m;断裂伸长率:735%;硬度:72 Sh A)。PFCB-C胶制备的氟硅橡胶的热稳定性明显优于普通C胶制备的硫化胶,且具有良好的耐低温性和优异的疏水性。(3)以主链含PFCB结构的含氢硅油为交联剂,制备了加成型PFCB-MVQ氟硅橡胶并研究了硫化胶的性能。结果表明,随着交联剂PFCB-H-Oil中PFCB含量的增加,PFCB-MVQ硫化胶的拉伸强度随之增加,硬度也有所提高并趋于稳定,但撕裂强度降低。当PFCB-H-Oil中PFCB含量为5%时,制备的PFCB-MVQ硫化胶综合力学性能最好(拉伸强度:10.94 MPa;撕裂强度:28.70 kN/m;断裂伸长率:854%)。PFCB-H-Oil的玻璃化转变温度随PFCB含量的增加而提高,而制备的PFCB-MVQ硫化胶的Tg未发生明显变化,具有良好的耐低温性。PFCB-MVQ氟硅橡胶具有良好的热稳定性和优异的疏水性。
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