硅膠納米氧化鈦

納米二氧化鈦對(duì)橡膠進(jìn)行改性具有提高硅橡膠扯斷伸長率的潛能。

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納米二氧化鈦對(duì)橡膠進(jìn)行改性具有提高硅橡膠扯斷伸長率的潛能。這是由于納米二氧化鈦的高比表面積效應(yīng)能夠增加分子間的接觸面積和交聯(lián)強(qiáng)度。細(xì)顆粒填料與基質(zhì)間相互作用可以增加其填充系統(tǒng)的扯斷伸長率溫度可導(dǎo)致橡膠主鏈的氧焼鍵水解斷裂,側(cè)鏈發(fā)生氧化分解反應(yīng)硅橡膠的物理、化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變,最終導(dǎo)致橡膠拉伸強(qiáng)度的顯著下降。溫度對(duì)橡膠的基本作用是活化作用,提高氧的擴(kuò)散速度和活化氧化反應(yīng),從而加速氧化反應(yīng)速度,這是普遍存在的一種老化現(xiàn)象。但是熱老化后,6%組納米二氧化鈦橡膠表現(xiàn)出良好的耐熱老化性能,拉伸強(qiáng)度無顯著性變化。原因?yàn)榧{米二氧化鈦是一個(gè)耐熱添加劑,耐熱添加劑能顯著提高聚氧烷側(cè)鏈基團(tuán)的交聯(lián)反應(yīng)溫度,從而提高橡膠的耐熱老化性能。納米氧化鈦顆粒的粒徑越小,硅橡膠的耐熱老化性越好納米二氧化鈦具有較強(qiáng)抵抗紫外光的能力,由于它的高反射率和高光學(xué)活性,其不僅能夠吸收紫外光,而且可以反射和散射紫外光。因此使用納米二氧化鈦對(duì)硅橡膠進(jìn)行改性,理論上能夠使橡膠具有更好的抗紫外線光老化性能。

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將納米二氧化鈦JC-TF25混入硅橡膠基質(zhì)中,攪拌均勻,固化后獲得表面光滑平坦,無氣泡,無裂紋缺陷的透明空白硅橡膠和乳白色納米二氧化鈦硅橡膠復(fù)合材料。

1.不同濃度納米二氧化鈦硅橡膠的拉伸強(qiáng)度(MPa)分別為:

TiO2添加量	0%	2%	4%	6%
拉伸強(qiáng)度Mpa	2.65	2.8	3.01	3.29

說明:隨著納米二氧化鈦濃度的增加,納米二氧化鈦硅橡膠的拉伸強(qiáng)度逐漸增加。

2.不同濃度的納米二氧化鈦硅橡膠的扯斷伸長率(%)分別為:

TiO2添加量	0%	2%	4%	6%
扯斷伸長率(%)	203.23	254.28	192.83	142.15

說明:隨著納米二氧化鈦濃度的增加,納米二氧化鈦硅橡膠的扯斷伸長率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。

3.不同濃度納米二氧化鈦硅橡膠的撕裂強(qiáng)度(MPa)分別為:

TiO2添加量	0%	2%	4%	6%
撕裂強(qiáng)度(MPa)	10.21	12.58	10.5	6.03

說明:隨著納米二氧化鈦濃度的增加,納米二氧化鈦硅橡膠的撕裂強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,特別是6%組硅橡膠,其撕裂強(qiáng)度出現(xiàn)顯著的下降。

分析：

用掃描電鏡觀察可見,2%組納米二氧化鈦硅橡膠中納米二氧化鈦顆粒分散均勻,而4%組和6%組納米二氧化鈦硅橡膠中納米二氧化鈦顆粒出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，撕裂強(qiáng)度可能受團(tuán)聚影響較大。

4.硅橡膠的邵氏硬度對(duì)于不同缺損部分修復(fù)起著重要的作用

TiO2添加量	0%	2%	4%	6%
邵氏硬度	25.07	28.67	30.53	31.97

說明:隨著納米二氧化鈦濃度的增加,納米二氧化鈦硅橡膠的邵氏硬度逐漸增加,硬度均在理想值范圍內(nèi)

5.經(jīng)過熱空氣老化后,0%組硅橡膠老化前后的拉伸強(qiáng)度(MPa)分別為:

（熱空氣老化試驗(yàn):用YLCD-8000P型高溫烘箱根據(jù)ISO 188:2007標(biāo)準(zhǔn)對(duì)上述兩組硅橡膠分別進(jìn)行50°C、100°C、150°C、200°C的老化試驗(yàn)72 h,并根據(jù)ISO37:2005標(biāo)準(zhǔn)對(duì)老化前后的硅橡膠試樣進(jìn)行拉伸強(qiáng)度的對(duì)比測試。）

不同老化溫度	原樣	50°C	100°C	150°C	200°C
0%TiO2拉伸強(qiáng)度（MP）	2.76	2.75	2.69	2.22	2.02
6% TiO2拉伸強(qiáng)度（MP）	3.13	3.26	2.98	3.17	3.07

說明:0%組硅橡膠的拉伸強(qiáng)度逐漸下降(P<0.05),但是6%組納米二氧化鈦硅橡膠的拉伸強(qiáng)度無顯著性變化(P>0.05),表明納米二氧化鈦顯著改善了硅橡膠的耐熱空氣老化性能。

6.經(jīng)過紫外光老化后,0%組硅橡膠老化前后的拉伸強(qiáng)度(MPa)分別為:（用QUV/Spray紫外老化箱根據(jù)ASTMD4587-01標(biāo)準(zhǔn)對(duì)上述兩組硅橡膠試樣分別進(jìn)行24 h、48 h、72 h的老化試驗(yàn),并根據(jù)ISO 37:2005標(biāo)準(zhǔn)對(duì)老化前后的硅橡膠試樣進(jìn)行拉伸強(qiáng)度的對(duì)比測試）

老化時(shí)間（小時(shí)）	原樣	24h	48h	74h
0%拉伸強(qiáng)度（MP）	2.76	2.43	2.3	2.25
6%拉伸強(qiáng)度（MP）	3.13	3.24	2.91	3.2

說明:0%組硅橡膠的拉伸強(qiáng)度經(jīng)紫外老化以后下降的趨勢。6%組基本保持不變.

7.應(yīng)力疲勞加載后,0%組硅様膠老化前后的拉伸強(qiáng)度(MPa)分別為:

應(yīng)力加載次數(shù)	0	66700	133300	200000	266700
0%拉伸強(qiáng)度（MP）	2.76	2.77	2.67	2.91	2.49
6%拉伸強(qiáng)度（MP）	3.13	3.17	3.36	3.27	3.27