硼化端羥基聚硅氧烷（PBDMS）是一種具有剪切增稠特性的抗沖擊智能材料,抗沖擊智能材料在低應(yīng)變速率下呈流動(dòng)態(tài),當(dāng)受到?jīng)_擊時(shí)材料會(huì)表現(xiàn)出固體狀態(tài)從而消耗大量能量,因此材料具備抗沖擊性能。采用SiO₂顆粒填充PBDMS制備PBDMS-SiO₂復(fù)合材料,用其改性硅膠得到PBDMS改性雙組分硅膠。研究了改性前后硅膠的動(dòng)態(tài)抗沖擊性能及SiO₂含量對(duì)材料性能影響。動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析結(jié)果表明,隨著SiO₂含量的增加,改性雙組分硅膠的吸能減震效果及彈性變強(qiáng)。通過(guò)Hopkinson壓桿實(shí)驗(yàn)測(cè)試材料在不同應(yīng)變速率下的真實(shí)應(yīng)力/應(yīng)變,結(jié)果表明PBDMS改性雙組分硅膠抗沖擊性能增強(qiáng)且在較高應(yīng)變速率下具有更高的強(qiáng)度。激光掃描共聚焦顯微鏡分析表明,PBDMS-SiO₂以粒子形式存在于改性硅膠當(dāng)中。PBDMS可以提高雙組分硅膠的抗沖擊性能,SiO₂可以提高改性雙組分硅膠的彈性及緩沖減震效果。 

【文章來(lái)源】：化工新型材料. 2020,48(05)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

純硅膠、SiO2含量不同的PBDMS改性雙組分硅膠樣品的LSCM圖

在振動(dòng)頻率50Hz和1Hz條件下，采用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀對(duì)材料的損耗模量進(jìn)行測(cè)試，SiO2含量不同的PBDMS改性雙組分硅膠樣品的損耗模量見(jiàn)圖2。從圖可以看出，隨著SiO2含量的增加，PBDMS改性雙組分硅膠樣品的損耗模量提高，說(shuō)明SiO2具有提高材料減震吸能的作用。原因是SiO2作為增強(qiáng)相分散在高分子鏈之間的間隙，受到外力作用時(shí)高分子鏈的運(yùn)動(dòng)空間縮小，高分子鏈移動(dòng)形變的阻力增大，高分子鏈與鏈之間以及高分子鏈與SiO2之間，由于運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦之后以熱的形式損耗的能量增大，因此SiO2含量越高，PBDMS改性雙組分硅膠的損耗模量越大。SiO2含量為8%時(shí)，樣品損耗模量最大，為0.07MPa。在振動(dòng)頻率為50Hz和1Hz條件下，采用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀對(duì)材料的儲(chǔ)能模量進(jìn)行測(cè)試，SiO2含量不同的PBDMS改性雙組分硅膠樣品的儲(chǔ)能模量見(jiàn)圖3。由圖看出，隨著SiO2含量的增加，PBDMS改性雙組分硅膠樣品的儲(chǔ)能模量提高，在高頻和低頻振動(dòng)時(shí)儲(chǔ)能模量的趨勢(shì)基本一致。當(dāng)SiO2含量達(dá)到8%時(shí)，樣品儲(chǔ)能模量達(dá)到最大值，為0.20MPa，說(shuō)明在一個(gè)周期內(nèi)樣品在交變應(yīng)力作用下儲(chǔ)存彈性變形能量的能力最佳，同時(shí)也說(shuō)明樣品在變形后的回彈能力也變大。此時(shí)樣品在具有較強(qiáng)阻尼耗能性能的前提下，也具有較強(qiáng)的高彈回復(fù)能力。PBDMS改性雙組分硅膠樣品儲(chǔ)能模量隨著SiO2含量增加而提高的原因是，SiO2作為增強(qiáng)相分散在高分子鏈中，增大了高分子鏈?zhǔn)艿酵饬r(shí)的運(yùn)動(dòng)阻力，導(dǎo)致材料在相同位移時(shí)能夠儲(chǔ)存更多的彈性變形能量。但SiO2含量進(jìn)一步增大（大于10%）會(huì)影響PBDMS改性雙組分硅膠的反應(yīng)固化過(guò)程。

在振動(dòng)頻率為50Hz和1Hz條件下，采用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀對(duì)材料的儲(chǔ)能模量進(jìn)行測(cè)試，SiO2含量不同的PBDMS改性雙組分硅膠樣品的儲(chǔ)能模量見(jiàn)圖3。由圖看出，隨著SiO2含量的增加，PBDMS改性雙組分硅膠樣品的儲(chǔ)能模量提高，在高頻和低頻振動(dòng)時(shí)儲(chǔ)能模量的趨勢(shì)基本一致。當(dāng)SiO2含量達(dá)到8%時(shí)，樣品儲(chǔ)能模量達(dá)到最大值，為0.20MPa，說(shuō)明在一個(gè)周期內(nèi)樣品在交變應(yīng)力作用下儲(chǔ)存彈性變形能量的能力最佳，同時(shí)也說(shuō)明樣品在變形后的回彈能力也變大。此時(shí)樣品在具有較強(qiáng)阻尼耗能性能的前提下，也具有較強(qiáng)的高彈回復(fù)能力。PBDMS改性雙組分硅膠樣品儲(chǔ)能模量隨著SiO2含量增加而提高的原因是，SiO2作為增強(qiáng)相分散在高分子鏈中，增大了高分子鏈?zhǔn)艿酵饬r(shí)的運(yùn)動(dòng)阻力，導(dǎo)致材料在相同位移時(shí)能夠儲(chǔ)存更多的彈性變形能量。但SiO2含量進(jìn)一步增大（大于10%）會(huì)影響PBDMS改性雙組分硅膠的反應(yīng)固化過(guò)程。在振動(dòng)頻率50Hz和1Hz條件下，采用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀對(duì)材料的損耗因子進(jìn)行測(cè)試，SiO2含量不同的PBDMS改性雙組分硅膠樣品的損耗因子見(jiàn)圖4。由圖可以看出：SiO2含量不同的PBDMS改性雙組分硅膠樣品的損耗因子在振動(dòng)頻率為1Hz時(shí)略微上升，但整體趨勢(shì)基本穩(wěn)定；振動(dòng)頻率為50Hz時(shí)，隨著SiO2含量的增加，樣品的損耗因子大幅下降，SiO2含量含量為8%時(shí)，樣品的損耗因子最小，為0.31。為此選取SiO2含量為8%的PBDMS改性雙組分硅膠進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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