金属氧化铈对氟硅橡胶耐热性能的研究.pdf

主题B高分子材料结构和性能2014年10月12日-16日中国·成都BP-36金属氧化铈对氟硅橡胶耐热性能的研究陈培刘俊杰管涌雷淼郑安呐(华东理工大学材料科学与工程学院,上海市先进聚合物材料重点实验室,超细材料制备与应用教育部重点实验室,上海200237)氟硅橡胶(FSR)是在硅氧烷的侧链上含有Y一三氟丙基的一种新型弹性体,由于氟原子的电负性大(),使主链上硅原子更易受到亲核试剂、氧原子、亲电试剂的攻击而发生降解,限制了其在高温下的使用【l】。氟硅橡胶的热氧化降解是一个复杂的过程,包括了侧链的氧化分解反应,末端回咬引发的主链降解以及主链内和主链间的交联反应。FSR与聚硅氧烷结构类似,对聚硅氧烷链结构进行改性(包括链端基团、侧链基团以及共聚合成方式),可显著提高其耐热性能【2。3】。但是,这些改性的聚合工艺复杂,仅在实验室研究阶段;且在氟硅橡胶体系中,合成单体D3F相较于聚硅氧烷单体D3活性大许多,通过链结构改性耐热性能的研究文献尚未有报道。1968年Gould提出金属化合物中高价态金属离子捕捉聚硅氧烷侧链氧化过程中产生的自由基,以阻止链增长反应的持续进行,从而改善耐热性能。氧化铁、氧化铈、氧化锡等添加到橡胶体系中,体系热氧老化后的拉伸强度和断裂伸长率保持率提高。本文将碳酸氢钠作为沉淀剂,通过溶液沉淀方法制备了片状结构氧化铈颗粒,进行XRD测定(图1),并与标准PDF卡片对照,说明得到的是Ce02的晶体粉末。由Scherrer公式,d=KL/。由扫描电镜测试结果(图2)显示氧化铈为有一定长径比的薄片状的结构,长度为10微米以下。图1400℃温度灼烧生成的氧化铈XRD谱图图2氧化铈颗粒的SEM图将氧化铈添加到氟硅橡胶基体中,考察了不同含量的氧化铈对氟硅橡胶复合材料的热氧老化性能(表1)。随着氧化铈添加量的增大,老化后,氟硅橡胶复合材料的拉伸强度和断裂伸长率保持率均有所上升;当添加量达到3份时,拉伸强度的保持率达到最大(89%),继续添加氧化铈,拉伸强度保持率略有下降,而断裂伸长率略有上升。总体来看,继续添加氧化铈,对力学性能保持率的影响不大。336主题B高分子材料结构和性能2014年10月12-16日中国·成都表1不同氧化铈含量对氟硅橡胶复合材料老化前后力学性能的影响老化条件:空气气氛,2300C,70h。随着氧化铈含量的逐渐增大,复合材料的开始降解温度逐渐提高,如图3所示。当添加量到3份时,复合材料的开始降解温度提高了近15℃;继续增大氧化铈用量,开始降解温度提高就不明显了。当达到最大降解速率的温度时,随着氧化铈含量的增大,Tp(最大降解速率时的温度)却逐渐降低。这主要是因为过多的氧化铈颗粒在橡胶基体中作为连续基体中的“缺陷”,加速了热降解过程。在氟硅橡胶/氧化铈复合体系中,氧化铈的作用仅限于