新一代飛行器具有更高機(jī)動性,所面臨的熱環(huán)境也更加苛刻,具體表現(xiàn)為飛行器彈體所面臨的熱流更高,時間更長,因此可靠的熱防護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)成為決定新一代飛行器成敗的關(guān)鍵技術(shù)之一�？s合型室溫固化硅橡膠基防熱涂層具有施工簡單、成本低、熱防護(hù)效果好等特點,尤其適用于飛行器復(fù)雜氣動外形結(jié)構(gòu)件的熱防護(hù),然而現(xiàn)有的縮合型室溫固化硅橡膠基防熱涂層在中高熱流下易粉化,抗剪切能力差,燒蝕熱效率低等問題,主要原因在于硅橡膠在高溫下發(fā)生鏈?zhǔn)浇到?最終產(chǎn)物為疏松的二氧化硅粉末沒有力學(xué)強(qiáng)度,因此需要開展新型防熱涂層研制。本文首先開展了有機(jī)硅彈塑體基體制備與性能研究。首先合成了有機(jī)硅中間體,在催化劑作用下與端羥基聚硅氧烷之間實現(xiàn)化學(xué)接枝合成有機(jī)硅彈塑體;采用傅里葉紅外光譜（FT-IR）、核磁共振氫譜（¹H-NMR）、凝膠滲透色譜（GPC）對合成產(chǎn)物進(jìn)行表征,結(jié)果表明成功合成了有機(jī)硅彈塑體;考察了溶劑種類、催化劑種類與用量、反應(yīng)溫度等合成條件對有機(jī)硅彈塑體制備的影響,確定了合適的反應(yīng)條件;通過力學(xué)性能測試,熱失重分析和馬弗爐燒蝕對有機(jī)硅彈塑體的力學(xué)性能和熱性能進(jìn)行了表征,結(jié)果顯示與硅橡膠相比,有機(jī)硅彈塑體... 

【文章來源】：中國運載火箭技術(shù)研究院北京市

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

格氏試劑制備有機(jī)硅化合物Fig.1.2PreparationoforganosiliconcompoundbyGrignardreagent

中國航天科技集團(tuán)公司第一研究院碩士學(xué)位論文-3-體。美國道康寧公司、德國瓦克公司以及日本信越公司是室溫硫化硅橡膠的主要制備企業(yè)，特別是在高性能室溫硫化硅橡膠方面，占據(jù)著領(lǐng)導(dǎo)地位。隨著國內(nèi)室溫硫化硅橡膠需求量的不斷提升，也給國內(nèi)室溫硫化硅橡膠生產(chǎn)企業(yè)帶來了發(fā)展的機(jī)遇，但是由于生產(chǎn)技術(shù)水平、制備設(shè)備等關(guān)鍵因素的限制，國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的室溫硫化硅橡膠主要用于中低端領(lǐng)域。1.2.3硅橡膠催化劑類別與固化機(jī)理有機(jī)錫與有機(jī)鈦是縮合型室溫硫化硅橡膠常用的催化劑，具有室溫下催化效率優(yōu)異，化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點。有機(jī)錫或有機(jī)鈦的分子結(jié)構(gòu)是錫原子或鈦原子上面結(jié)合多個取代基[31-34]。目前為止所有的有機(jī)錫化合物都是通過化學(xué)合成的，最早只是用作涂料的防霉菌添加劑。后來人們發(fā)現(xiàn)了有機(jī)錫同時具備優(yōu)異的催化性能，從此有機(jī)錫作為催化劑在硅橡膠中被大規(guī)模使用[35]。有機(jī)錫化合物催化烷氧基封端聚二甲基硅氧烷的交聯(lián)固化機(jī)理如圖1.3所示。有機(jī)錫具有強(qiáng)路易斯酸性從而可以有效催化硅羥基之間的縮合反應(yīng)，并且有機(jī)錫在聚硅氧烷中具有良好的溶解性，因此有機(jī)錫作為催化劑在縮合型室溫硫化硅橡膠中大規(guī)模應(yīng)用，但是有機(jī)錫具有一定的毒性，限制了其使用范圍。有機(jī)鈦螯合物是以鈦原子為中心，周圍是以配位鍵結(jié)合的配位化合物，有機(jī)鈦螯合物的化學(xué)穩(wěn)定性良好，但是有機(jī)鈦螯合物作為催化劑會導(dǎo)致縮合型聚硅氧烷體系粘度急劇上升，影響其施工性能。圖1.3有機(jī)錫固化硅烷氧基機(jī)理Fig.1.3Mechanismoforganotincuringsiloxyl加成型固化劑以鉑金屬的化合物或配合物為代表。1973年karstedt等采用氯鉑酸與乙烯基硅氧烷反應(yīng)，成功制備了以鉑原子為中心，乙烯基硅氧烷為配位體的karstedt催化劑，可以有效催化硅氫加成反應(yīng)，反應(yīng)原理如圖1.4所示。

中國航天科技集團(tuán)公司第一研究院碩士學(xué)位論文-4-圖1.4karstedt催化劑催化硅氫加成反應(yīng)機(jī)理Fig.1.4Karstedtcatalystcatalyzedhydrosilylationreactionmechanism含氮類的堿性化合物也具有良好的催化活性。許多硅橡膠復(fù)合材料體系中會在添加催化劑的基礎(chǔ)上再添加氨基硅烷作為固化反應(yīng)的促進(jìn)劑，氨甲基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷銨鹽可以加速有機(jī)硅涂料表面固化速度，并且增強(qiáng)其表面耐刮擦性能[36-40]。許秀偉等[41]對比了三種不同分子結(jié)構(gòu)的偶聯(lián)劑對提升室溫硫化硅橡膠熱穩(wěn)定的影響，通過對其進(jìn)行熱失重測試分析高溫下熱降解的穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)顯示添加3-氨丙基三乙氧基硅烷組分可以有效提升硅橡膠的熱穩(wěn)定性，主要原因在于3-氨丙基三乙氧基硅烷中氨基具有弱堿性，硅橡膠在高溫下側(cè)擊會發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生酸性小分子，弱堿性的氨基可以中和硅橡膠氧化產(chǎn)生的弱酸使得硅橡膠高溫降解反應(yīng)中止，從而有效提升硅橡膠的耐熱性。Yin等[42]選取了具有不同氨基結(jié)構(gòu)的三乙氧基硅烷作為室溫硫化硅橡膠的固化劑，氨基硅氧烷中氮原子的電子共軛效應(yīng)提升了硅烷氧基的活性，從而使得氨基乙氧基硅烷固化二甲基硅氧烷的速度較快。1.3有機(jī)硅彈塑體的發(fā)展國外有機(jī)硅彈塑體研究起步較早，最初主要用于電子元件的防護(hù)。作為有機(jī)硅行業(yè)的先行者，DowCorning公司研制了以1-2577為代表的有機(jī)硅彈塑體涂料。隨后國內(nèi)中藍(lán)晨光研制了有機(jī)硅彈塑體涂料GT-912。1-2577涂料、GT-912涂料都是有機(jī)硅彈塑體，由于其獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，使得他們同時兼有橡膠的柔韌性和樹脂的耐高溫特性，同時其電性能也相當(dāng)優(yōu)異[43]。GT-912涂料的化學(xué)結(jié)構(gòu)是由線型的聚硅氧烷與體型的有機(jī)硅樹脂組成。通過在催化劑的作用下，線型聚硅氧烷與體型有機(jī)硅樹脂共縮聚，從而形成線型與體型相結(jié)合的嵌段結(jié)?


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