《稀土鹽配位交聯矽橡膠的製備、機理研究和性能調控》是依託山東大學，由盧海峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：稀土鹽配位交聯矽橡膠的製備、機理研究和性能調控
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：盧海峰
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
矽橡膠具有多種優異的性能，套用非常廣泛。通常使矽橡膠硫化的方式都是通過加成型、過氧化物硫化型和縮合型等共價鍵交聯工藝，但是這些工藝常常存在催化劑的殘留以及小分子逸出造成的破壞等工藝自身不可避免的問題。本項目針對該類需要重點解決的問題，嘗試通過配位硫化過程製備新型矽橡膠，是從分子設計的角度出發，依據配位化學原理，選擇路易斯硬酸稀土鹽和帶有路易斯硬鹼基團的矽橡膠生膠進行配位交聯，在正交試驗的基礎上總結規律，探討配位交在線上理，合理調節影響配位交聯過程的各種影響因素，改進加工製備工藝以獲得具有高機械力學性能的矽橡膠；探討配位交聯工藝製備的矽橡膠耐極端條件的性能，並研究其機理。該研究結合了配位化學、高分子化學以及材料化學的相關知識，能夠在獲得新型材料的基礎上，豐富和發展交叉學科研究。
結題摘要
矽橡膠具有多種優異的性能，套用非常廣泛。通常使矽橡膠硫化的方式都是通過加成型、過氧化物型和縮合型等共價鍵交聯工藝，但是這些工藝常常存在催化劑的殘留及小分子逸出造成的破壞等工藝自身不可避免的問題。 本項目針對該類需要重點解決的問題，選用了配位過程使矽橡膠硫化交聯製備新型矽橡膠。首先合成三大系列（含半胱氨酸基團、含羧基基團、含腈基基團）的多種（官能團設計含量分別為10%、20%、30% 、40%、50%）聚矽氧烷；繼而選用多種稀土鹽（氯化鈰、醋酸鈰、氯化鋱、氯化銪等）與官能化聚矽氧烷進行合理的配位在室溫下進行混煉，然後在模壓條件下通過配位硫化過程製備新型矽橡膠；在硫化特性等實驗數據的基礎上，確定了各類配方的最佳硫化溫度和硫化時間；研究了配位基團的種類、金屬離子的種類及兩者的比例對配位過程的影響，分析了配位硫化過程的產生及影響因素，總結規律並探討通過配位交聯工藝製備矽橡膠的機理；研究了矽橡膠的配方組成和結構對矽橡膠巨觀機械力學性能的影響情況，找到了通過改變矽橡膠的配方及加工工藝條件對橡膠性能加以調控的方法；製備了巨觀機械力學性能良好的稀土鹽配位官能化聚矽氧烷的新型矽橡膠，並測試分析了矽橡膠耐極端條件的性能及機理。 本項目實現了配位硫化矽橡膠的成功製備，通過分析測試證明了配位時引起新型硫化工藝實現的原因；發現了配位硫化矽橡膠的多次硫化性能，實現了三次重複配位硫化；經由試驗，發現了配位硫化矽橡膠在實際生產中的缺點。經由大量實驗，最終確定硫化配方為：含特殊基團（官能團含量10-30%）聚矽氧烷100份，稀土鹽10-25份，補強填料10-50份，其它助劑0-10份；硫化工藝為：室溫下將官能化聚矽氧烷與補強填料、其它助劑在機器上共混至均勻，然後加入計量比的稀土鹽，繼續共混至均勻。然後在平板硫化機上90℃下模壓硫化20分鐘。冷卻後取片。室溫放置一天后測試或使用。 本項目實現的以配位硫化方式製備矽橡膠，是將配位化學引入到有機矽化學之後的融合創新，是矽橡膠加工製備工藝的新探索。經由配位硫化過程製備的矽橡膠不使用任何催化劑，可避免催化劑殘留帶來的潛在危害；由於配位作用的可逆性，能夠賦予該類矽橡膠新的加工性能及多次重複可塑性。本項目不僅可以提供新型的加工工藝以滿足工業生產對矽橡膠研究的需求，還可以提供豐富的橡膠材料以滿足日益增長的套用需要，因而具有重要的科學意義。
