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可陶瓷化硅橡胶的制备及性能研究

  • 作者:大连高科塑胶材料有限公司
  • 发布日期:2021-09-07
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                                                                                         可陶瓷化硅橡胶的制备及性能研究

     

       可陶瓷化硅橡胶是一种新型的防火材料,在室温环境下具有优良的力学性能和耐腐蚀性,在火焰环境或高温环境下,可以形成具有强度的陶瓷体,广泛应用于装修材料、安全电缆以及特殊环境。


       陶瓷化硅橡胶的制备主要是在硅橡胶中添加一些补强剂、成瓷粉体和阻燃剂,如白炭黑、云母、硅灰石、玻璃粉、硼酸等。在高温环境下,硅橡胶分解产生的二氧化硅残渣,可以与无机填料发生共晶反应,随着温度升高,最终通过桥连作用,形成具有一定强度的陶瓷体。

       本试验选择铂金催化剂作为硫化剂,一方面可以通过硅氢加成反应制得硅橡胶三维网络结构,从而获得较高的力学性能,另一方面,铂金催化剂本身具有一定的阻燃作用,可以提高材料的阻燃性能,减少阻燃填料的使用。为了获得更好的配方以供日后研究,本文设计了L16(45)正交实验,探究了白炭黑、硅灰石、云母、硼酸锌、铂金催化剂等因素对陶瓷化硅橡胶性能的影响,并得到了最优配方。

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实验部分(略)

详细实验过程可以私聊小编获取~

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结果与讨论

       对于陶瓷化硅橡胶,一般更看重它的成瓷性能和阻燃性能。通过不同性能指标的权重计算,最终对陶瓷化硅橡胶的使用性能进行综合分析,其中拉伸性能的权值为20,阻燃性能的权值为40,弯曲性能的权值为40。根据式(1)计算综合指数P,正交实验表及结果见表3。

       其中Pi 为第i 个实验的综合指标值;TSi为第i个实验的拉伸强度;TSmax 为最大拉伸强度;σf 为第i个实验的弯曲强度;σfmax为最大弯曲强度;LOIi为第i个实验的极限氧指数值;LOImax 为最大极限氧指数值。

2.1 拉伸强度TS 的影响

       不同配方的陶瓷化硅橡胶的拉伸强度如图2(a)所示。以拉伸强度为考核指标,进行极差分析和方差分析,结果见图3(a)和表4。影响因素的顺序为:B>A>D>C>E,最优组合为B1A3D1C1E1。此时B 为20份,A 为30份,D 为3 份,C为3 份,E为0.05g。

2.2 弯曲强度σf 的影响

       不同配方的陶瓷化硅橡胶的弯曲强度如图2(b)所示。以弯曲强度为考核指标,进行极差分析和方差分析,结果见图3(b)和表5。影响因素的顺序为:B > A > C > D > E,,同时B 因素对弯曲强度的影响具有显著性。最优组合为B4A1C4D3E4,B 为50份,A 为20 份,C 为12 份,D 为9 份,E 为0.2g。

2.3 极限氧指数LOI 的影响

        不同配方的陶瓷化硅橡胶极限氧指数如图2(c)所示。以氧指数浓度为考核指标,进行极差分析和方差分析,结果见图3(c) 和表6。影响因素的顺序为:B > D > E > A > C。最优组合为B1D4E4A2C4,B为20 份,D 为12 份,E 为0.2g,A 为25 份,C 为12 份。

2.4 综合性能分析

      陶瓷化硅橡胶在室温状态下具有橡胶共有的特性,但在特殊环境下,阻燃性能和陶瓷化后的力学强度非常重要,需要对其综合性能进行分析。不同配方的陶瓷化硅橡胶的综合指数如图2(d) 所示。以综合指数为考核指标,进行极差分析和方差分析,结果见图3(d) 和表7。影响因素的顺序为:A > B > C> D > E,其中最优组合为A1B4C4D3E4,A 为20 份,B 为50 份,C 为12 份,D 为9 份,E 为0.2g。


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结果与讨论


       对正交表进行分析,可得出影响陶瓷化硅橡胶拉伸强度的因素顺序为:硅灰石>白炭黑>硼酸锌>云母>铂金催化剂;影响弯曲强度的因素顺序为:硅灰石>白炭黑>云母>硼酸锌>铂金催化剂;影响极限氧指数的因素顺序为:硅灰石>硼酸锌>铂金催化剂>白炭黑>云母;影响综合指数的因素顺序为:白炭黑>硅灰石>云母>硼酸锌>铂金催化剂。

      

       最佳配方下制得的陶瓷化硅橡胶,其拉伸强度为2.69MPa,600 ℃ 下陶瓷体的弯曲强度为4.843MPa,极限氧指数值为29.1%。根据正交表结果得到的最优配方为:白炭黑20 份,硅灰石50 份,云母12 份,硼酸锌9 份,铂金催化剂0.2g。


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