發(fā)布時間：2020-04-09 21:31

【摘要】：雙組份加成液體硅橡膠作為一種主鏈以硅原子和氧原子交替組成的交聯(lián)聚合物,因具有良好的耐高低溫和耐輻照性能而廣泛應(yīng)用于空間環(huán)境中,用作柔性氣動機械臂變形主體部分的材料應(yīng)是一種可在多因素耦合的復雜空間環(huán)境中保持良好力學性能和熱學性能的彈性體,目前已經(jīng)有很多學者對硅橡膠在不同溫度下以及多種粒子輻照后性能及結(jié)構(gòu)進行了研究,但對液體硅橡膠在高低溫交變環(huán)境作用后、電子輻照作用后以及兩者順次作用后性能及結(jié)構(gòu)的改變研究較少,因此本文以柔性機械臂為應(yīng)用背景,研究了Ecoflex 00-30硅橡膠在高低溫交變、電子輻照以及兩者順次作用下結(jié)構(gòu)與性能的變化,揭示了其力學性能和熱穩(wěn)定性的演化規(guī)律,從表面形貌、鍵合強度、取向程度和交聯(lián)密度幾個方面分析了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化,為液體硅橡膠在復雜的空間環(huán)境中的應(yīng)用及壽命預(yù)測提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。實驗結(jié)果表明,Ecoflex 00-30硅橡膠具有較好的熱穩(wěn)定性和耐寒性,高低溫交變循環(huán)使得材料表面呈現(xiàn)褶皺狀形貌,內(nèi)部分子排列有序度降低,斷裂伸長率降低,硬度和彈性模量升高,熱穩(wěn)定性提高,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高,而硅橡膠的抗拉強度、化學鍵含量和交聯(lián)程度受高低溫交變影響不明顯,在-40~150 ~oC內(nèi)進行高低溫交變循環(huán)120次后斷裂伸長率仍可達到928.6%。在此溫度區(qū)間內(nèi)選取了-40~25 ~o C和40~150 ~o C對高低溫交變循環(huán)后性能的變化進行對比,結(jié)果表明高溫更易使表面形成氣孔。-40~150 ~oC的溫度循環(huán)后玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由-109.5~o C提高至-60.4~o C,材料的熱穩(wěn)定性下降,初始分解溫度和殘?zhí)剂糠謩e降低了5.17%和10.67%。電子輻照后,硅橡膠表面粗糙度增大,內(nèi)部分子排列有序度降低,交聯(lián)密度增大,抗拉強度和斷裂伸長率降低,硬度和彈性模量升高,熱穩(wěn)定性降低。和原始狀態(tài)的硅橡膠相比,1×10~(16) e/cm~2的高注量電子輻照后,表面損傷可引起材料發(fā)生脆性斷裂,抗拉強度和斷裂伸長率分別下降了72.83%和90.48%,邵氏硬度和模量分別提高了94.43%和1775.83%,交聯(lián)密度由2.59×10~(-4)上升至9.69×10~(-4)mol/cm~3。電子輻照與高低溫交變順次作用后的Ecoflex 00-30硅橡膠性能更多的受電子輻照影響,順次作用使得Ecoflex 00-30硅橡膠表面粗糙度增大,電子輻照主導了對表面狀態(tài)的影響,高低溫交變促進褶皺的形成,當輻照注量較小時,表面的損傷為兩者各自獨立特征的加和。硅橡膠在順次作用后交聯(lián)密度顯著增大,分子排列規(guī)整性降低,化學鍵含量變化不明顯。順次作用對硅橡膠力學性能的影響不止于兩種效應(yīng)的簡單疊加,5×10~(14)e/cm~2的電子輻照會增強高低溫交變對硅橡膠力學性能的損傷,隨著輻照注量的增大,順次作用對單輻照下力學性能損傷的加重程度減弱。順次作用后結(jié)構(gòu)及力學性能的變化不止于兩種效應(yīng)的簡單疊加,而對熱穩(wěn)定性的影響則表現(xiàn)為兩種效應(yīng)的相互抵消。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文成型硅橡膠通常由乙烯基生膠、含氫硅油及鉑催化劑等氧烷為基礎(chǔ)聚合物，含多官能團的聚有機硅氧烷為交聯(lián)，于室溫或加熱條件下進行加成反應(yīng)，使 Si-H 和 Si-C體交聯(lián)結(jié)構(gòu)，其加工性能優(yōu)異，黏度較低，易于澆注成制品。其反應(yīng)式如圖 1-1[8]所示。

種結(jié)構(gòu)復雜的制品。其反應(yīng)式如圖 1-1[8]所示。圖 1-1 硅橡膠在鉑催化下的加成反應(yīng)式[8]液體硅橡膠(LSR)具有良好的機械性能，，Sungjune Park[9]等人研究了一系列業(yè)硅橡膠的模量、拉伸強度、斷裂伸長率。并將 Sylgard-184 與 Ecoflex00-10 以同比例混合并表征混合物的力學性能。Ecoflex 硅橡膠在整個應(yīng)變周期內(nèi)表現(xiàn)出良好的斷裂伸長率，但其彈性模量相比較低。 JingangGuo[10]等人對比了高濃度膠和液體硅橡膠的性能，研究結(jié)果表明，液體硅橡膠具有更好的拉伸性能、熱穩(wěn)性和耐寒性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ333.93

【相似文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 柴源;Ecoflex 00-30硅橡膠高低溫交變和電子輻照效應(yīng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2019年

本文編號：2621287