硅胶模具胶的改性及其应用性能研究

论文摘要

硅胶模具胶因其具有多方面的优良性能,广泛地应用于文化石、光学器材、通讯产品、家用电器、汽车零件、玩具等领域。但硅胶模具胶在使用的过程中,由于硫化胶柔软且富有较好的弹性,故模具的尺寸稳定性及热稳定性较差。因此,寻求补强效果好的填料是当前硅胶模具胶研究的一个热点。蒙脱土是一类典型2:1构型3层膨胀型层状结构的硅酸盐矿物,可通过离子交换的方法将有机离子引入蒙脱土的片层中。由于具有膨胀性、分散性、吸水性等特性,而且储备充足、价格低廉,因此用途十分广泛。硫酸钙晶须是一种无机晶须且质优价廉,将其填充到高分子弹性体中,可将晶须的尺寸稳定性、刚性和热稳定性等物理机械性能与高分子弹性体的特性相结合,改善模具的尺寸稳定性,达到增强、增韧的作用。硅树脂具有强度高、粘接性好、生产成本较低、耐高温及耐化学品性等优点。将其作为补强剂,能显著提高弹性体的力学性能。本课题尝试通过添加柱撑有机蒙脱土、有机硫酸钙晶须及MQ硅树脂来改进硅胶模具胶的配方,将填料本身所具有优异性能与硅胶模具胶所具有的弹性、可加工稳定性定相互结合,提高硅胶模具胶的尺寸稳定性、热稳定性等性能,以延长模具的使用寿命。主要研究内容有以下3个方面:（1）有机蒙脱土的柱撑化改性及其在加成型室温硫化硅橡胶（A-RTV）的应用。通过正交分析方法有效并合理控制各影响因素,得到最优实验方案;并通过SEM、FTIR、XRD、TGA等测试方法对其结构和性能进行表征;将柱撑有机蒙脱土（POMMT）应用到A-RTV中,并对该系列模具胶进行力学性能、热性能等测试。结果表明,POMMT片层结构被成功剥离,比表面积高达630m2/g且具有优良的热稳定性能;将3%（质量百分比,全文同）的POMMT加入到A-RTV中,制得相应的模具胶,其力学性能、质量热稳定性、尺寸热稳定性有不同程度的提高。（2）硫酸钙晶须（CSW）有机化改性及其在缩合型室温硫化硅橡胶（C-RTV）中的应用。利用硅烷偶联剂（KH560）对CSW进行有机化改性,制备有机硫酸钙晶须（OCSW）,对其结构和性能进行表征;将OCSW应用于C-RTV中,制得C-RTV/OCSW模具胶。并对该系列模具胶进行力学性能、热性能等测试。结果表明,当KH560加入量为4%时,改性效果最好,有利于硫酸钙晶须在聚合物基体中的分散;将1%的OCSW应用到C-RTV中,制备C-RTV/OCSW模具胶,其断裂伸长率和撕裂强度分别提高至655%和22.37 kN/m,质量热稳定性、尺寸热稳定性、有机硫酸钙晶须与硅橡胶的相容性有不同程度的提高。（3）MQ硅树脂在C-RTV中的应用。将MQ以不同百分比应用于C-RTV中,制得C-RTV/MQ模具胶;并对该系列模具胶进行力学性能、热性能等测试。结果表明,含有1%MQ硅树脂的硅胶模具胶,其拉伸强度和撕裂强度分别提高了 12.8%和7%,且质量热稳定性能和尺寸热稳定性也得到一定的改善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号和缩略词说明
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 模具材料的研究进展
• 1.2.1 模具对材料的要求
• 1.2.2 制模材料的类型
• 1.2.3 硅胶模具胶的发展前景
• 1.3 室温硫化硅橡胶的分类
• 1.3.1 单组分室温硫化硅橡胶
• 1.3.2 双组分缩合型室温硫化硅橡胶
• 1.3.3 双组分加成型室温硫化硅橡胶
• 1.4 室温硫化硅胶模具胶的改性方法
• 1.4.1 蒙脱土改性
• 1.4.2 硫酸钙晶须改性
• 1.4.3 MQ硅树脂改性
• 1.5 模具硅橡胶的性能评价
• 1.5.1 力学性能
• 1.5.2 尺寸稳定性能
• 1.5.3 操作性能
• 1.5.4 耐老化性能
• 1.6 本课题的选题依据、研究内容及主要创新点
• 1.6.1 选题依据
• 1.6.2 主要研究内容
• 1.6.3 主要创新点
• 第二章 实验
• 2.1 实验原料及仪器设备
• 2.2 实验方案
• 2.2.1 硅橡胶模具胶的制备
• 2.2.2 蒙脱土柱撑改性
• 2.2.3 A-RTV/POMMT模具胶的制备方案
• 2.2.4 OCSW的制备
• 2.2.5 C-RTV/CSW模具胶的制备方案
• 2.2.6 C-RTV/MQ模具胶的制备方案
• 2.3 结构表征
• 2.3.1 红外光谱分析（FTR）
• 2.3.2 X射线衍射分析（XRD）
• 2.3.3 扫描电镜分析（SEM）
• 2.4 性能测试
• 2.4.1 力学性能分析
• 2.4.2 硬度分析
• 2.4.3 热失重分析（TGA）
• 2.4.4 热机械分析（TMA）
• 2.4.5 差示扫描量热分析（DSC）
• 2.4.6 比表面积测试（BET）
• 2.4.7 活化指数测试
• 2.4.8 粘度测试
• 第三章 柱撑有机蒙脱土的制备及其在硅橡胶中的应用
• 3.1 柱撑有机蒙脱土的制备原理
• 3.2 OMMT柱撑改性正交试验
• 3.3 POMMT的结构及性能表征
• 3.3.1 FTIR分析
• 3.3.2 XRD分析
• 3.3.3 BET测试
• 3.4 A-RTV/POMMT模具胶的结构及性能表征
• 3.4.1 XRD分析
• 3.4.2 SEM分析
• 3.4.3 力学性能
• 3.4.4 质量热稳定性能
• 3.4.5 尺寸热稳定性能
• 3.4.6 DSC分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 有机硫酸钙晶须的制备及其在硅橡胶中的应用
• 4.1 实验原理
• 4.2 有机硫酸钙晶须的结构表征
• 4.2.1 FTIR分析
• 4.2.2 XRD分析
• 4.2.3 SEM分析
• 4.2.4 TGA分析
• 4.2.5 活化指数
• 4.3 C-RTV/CSW模具胶的性能表征
• 4.3.1 硬度测试
• 4.3.2 拉伸强度及断裂伸长率
• 4.3.3 撕裂强度
• 4.4 C-RTV/OCSW模具胶的结构及性能表征
• 4.4.1 SEM分析
• 4.4.2 力学性能
• 4.4.3 质量热稳定性能
• 4.4.4 尺寸热稳定性能
• 4.4.5 DSC分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 MQ硅树脂在硅橡胶中的应用
• 5.1 实验原理
• 5.2 C-RTV/MQ模具胶的结构及性能表征
• 5.2.1 SEM分析
• 5.2.2 力学性能
• 5.2.3 质量热稳定性能
• 5.2.4 尺寸热稳定性能
• 5.2.5 DSC分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果
• 致谢