超枝化硅油的制备及其应用探讨

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目前用于缓冲胶泥的基体材料主要是高聚合度的线型聚硅氧烷(如:甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶)和硅油(如:二甲基硅油和低苯基硅油),以高聚合度线型聚硅氧烷和硅油为基体材料的缓冲胶泥的粘度和缓冲性能往往随着体系温度的升高而下降,特别是高于100℃后,性能下降更为严重,对缓冲器的缓冲性能有重大影响。通过对胶泥结构与硅油结构之间关系的研究,发现线型的硅油粘温系数大,高温时粘度低是造成胶泥粘度下降的关键因素。超枝化硅油作为有机硅树枝状大分子的一个重要的分支,具有独特的物理、化学性能,在多个领域都有广泛的潜在应用价值。当超枝化硅油枝化点间分子链长大于临界链长时,能增加分子链之间的缠结。高温下,其分子链在剪切作用下能减弱取向,不易形成切力变稀,粘度下降的现象,具有保持体系粘度的能力,可解决缓冲胶泥高温粘度降低的问题。研究超枝化硅油与表观粘度之间的关系,对揭示复杂结构硅油各结构单元的运动规律、结构与性能之间、硅油与填料之间作用关系等有重要意义。目前,主链为Si-O-Si结构的超枝化大分子的合成研究还鲜有报道。一方面,与Si-C主链相比,Si-O-Si主链在形成时选择性差,结构控制更为困难;另外,Si-O-Si链在一定条件下存在平衡反应,易破坏超枝化结构。本文采用硅氢加成法和两步法分别制备了超枝化硅油A和B。具体方案如下:以低含氢硅油(H-silicone)与乙烯基封端甲基苯基硅油(Vi-silicon)为主要原料,氯铂酸的异丙醇溶液(Pt/IPA)为催化剂,通过硅氢加成法制备了超枝化硅油A。实验表明,合成超枝化硅油A的最佳工艺条件:N2保护,反应温度80~90℃,氯铂酸用量60μg/g,Si-H键与Si-CH=CH2(Si-Vi)键摩尔比为2:1。以低H-silicone与乙烯基三乙氧基硅烷(A151)为起始反应物,在pt/IPA催化下进行硅氢加成反应,制备中间枝化产物;中间枝化产物和羟基硅油在甲醇钠催化下再进行烷氧化反应,制备得到超枝化硅油B。最后利用1H-NMR对超枝化硅油A、B的结构进行了表征,利用哈克转矩流变仪、旋转粘度计和热重分析(TG)对超枝化硅油的性能进行了表征。并比较了超枝化硅油A、B和直链苯基硅油的动力性能,流变性能及热性能。利用哈克转矩流变仪在超枝化硅油A、B和直链苯基硅油中加入已表面处理的填料(硅灰石粉,炭黑,二硫化钼和气相白炭黑)制备出了三种缓冲胶泥,测定了不同温度和转数下的平衡转矩变化规律,并比较了不同温度下,三种缓冲胶泥的流变规律。对三种缓冲胶泥进行了TG分析,比较了三种缓冲胶泥的TG变化规律。
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