聚二甲基硅氧烷涂层材料的制备及性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要涂层材料一般分为无机涂层(金属涂层)和有机涂层，无机涂层一般又分为保护涂层和功能涂层两大类。有机涂层中的热防护涂层是一种具有特殊用途的材料，在航空航天、电子电气、纺织、建筑等领域有着广泛的应用。目前所用基体材料主要为环氧树脂、氯磺化聚乙烯、酚醛、环氧．聚氨酯、聚苯硫醚．环氧等，在航天飞机和导弹等航天产品中应用较为广泛。但是普遍存在缺点，就是价格较贵、综合性能较差、均需高温成型等。聚二甲基硅氧烷因其具有耐氧化、耐宽广的高低温交变、耐寒、耐臭氧、优异的电绝缘性、生理惰性、耐腐

2、蚀、耐潮湿等优良性能，并且不需热压设备。这些优点引起了众多科学研究者的兴趣。目前国外对聚二甲基硅氧烷(PDMs)在固体发动机壳体外防热的研究与应用开始重视，而国内对其作为热防护涂层的研究与应用刚冈Ⅱ起步。因此本文通过引入聚二甲基硅氧烷作为耐热涂层的基体，采用室温硫化工艺，制备了复合涂层材料，研究了不同填料、助剂等对涂层相关性能的影响。(1)研究了基体的粘度对拉伸强度的影响。研究结果表明，随着粘度的增加即分子量的增加，涂层材料的拉伸强度是逐渐递增的，可达1．7MPa。但是基体粘度越大，溶剂等配合莉加入

3、量也会增加，导致材科成本加大：同时使得制造工艺复杂。(2)白炭黑(气相二氧化硅)主要起补强作用，一般认为白炭黑以物理或化学的方式与基体交联。但是大部分研究者忽略了白炭黑对PDMS热稳定性能的消极影响。本实验通过TGA，DSC测试手段，辅以SEM对添加白炭黑的涂层材料与纯PDMS涂层材料进行比较分析，结果表明：热失重5％的温差最高达133℃，热失重10％的温差最高达167℃。(3)利用Al(On)3低温挥发散热机理，舢(0I-I)3在加热到240℃～500"C左右时会迅速分解出结晶水并吸收大量的热量(

4、1967kJ／Kg)，从而降低了材料表面的温度。微米级Al(OI-03的引入可以明显提高涂层材料的耐热温度。随着加入份量的增加，耐热性能也随之提高，耐热温度可达300℃。但是触(OHb的加入会降低涂层材料的力学性能，特别是拉伸强度。(4)研究了不同含量中空玻璃微珠(HGB)的涂层材料在马弗炉中100℃、武汉理工大学硕士学位论文250℃、300"12下的实际隔热效果。此外，通过TG研究发现，中空玻璃微珠对涂层体系的耐热性能是有积极贡献的，加入量不宜超过25％。(5)探讨了不同溶剂(丙酮、无水乙醇、松节

5、油、丙三醇、聚乙二醇、石油醚(30～60℃和60℃～90℃)、甲苯、二甲苯、三氯乙烷、乙酸乙酯、四氯化碳)对填料的溶解能力。经过综合选择，四氯化碳是本体系的最佳选择。(6)研究了交联剂品种和用量对聚二甲基硅氧烷拉伸强度的影响，经综合实验，交联剂用量控制在8％～10％，且交联剂C优于其它两种交联效果。增塑剂、偶联剂的用量对涂层材料的力学性能是至关重要的；二月桂酸二丁基锡作为催化剂应控制用量，一般使用量在0．25％～1．5％。(7)研究了涂层材料的耐水、耐腐蚀性与附着力的性能，测试结果除耐NaOH外其它

6、性能均良好。在耐NaOH实验中发现，几组材料的损失相对整体而言均偏大，最高达16．48％。在后续的研究工作中，耐碱性能值得关注与改进。综上所述，以PDMS为基体，添加合适的填料和助剂，成功制备出耐热涂层。经过相关性能测试发现，自炭黑对涂层的耐热性能有消极作用，氢氧化铝和中空玻璃微珠对涂层的耐热性能有积极贡献。综合耐热温度可达到300℃，其它性能指标均达到规定标准。本文的工作拓宽了PDMS的应用范围，也是对树脂类耐热涂层材料的有益补充。关键词：热防护涂层：聚二甲基硅氧烷；涂层；耐热Ⅱ武汉理工大学硕士学

7、位论文AbstractCoatingmaterialscanbedividedtwopans：inorganiccoatings(metalcoatings)andorganiccoatings．Inorganiccoatingsincludeprotectingcoatingsandfunctionalcoatings．Organicthermal·protectivecoatingisspecialcoatingmaterialappliedinmanyareasincludingaerospa

8、ce，electronandelectricity,textile，constructionandsoon．Themostmatrixesusedinaerospace—planeandmissileareepoxyresin，chiorosulphonatedpolyethylene，phenolicaldehyde，EP-polyurethane，polysulphide—EPandsooil．Buttheyhavemostdemeritsincludinghig