1、RTV模具膠的環(huán)氧樹脂與玻璃纖維改性及其性能的研究專業(yè)：高分子材料與工程學(xué)生：郭曦學(xué)號(hào)：041210119導(dǎo)師：王錦成選題依據(jù)選題依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x 硅膠模具因其具有多方面的優(yōu)良性能，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但硅膠模具膠在使用的過程中，由于硫化膠柔軟且富有較好的彈性，故模具的尺寸穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性較差。因此，尋求補(bǔ)強(qiáng)效果好的填料是當(dāng)前硅膠模具膠研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料，具有絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)；環(huán)氧樹脂（EP)具有獨(dú)特的環(huán)氧基、羥基等活性基團(tuán)和極性基團(tuán)，具有優(yōu)異的性能。玻璃纖維與環(huán)氧樹脂玻璃纖維與環(huán)氧樹脂 1

2、.模具膠的熱收縮率研究。減小模具膠的收縮率。 2.模具膠的尺寸穩(wěn)定性能研究。提高模具膠的尺寸穩(wěn)定性，主要考慮其線膨脹系數(shù)，體膨脹系數(shù)。 3. 模具膠的機(jī)械性能研究。提高RTV模具膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度，以期降低其拐角角度偏差。 4.模具膠的耐高溫性研究。提高RTV模具膠耐高溫性能。主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容有機(jī)有機(jī)- -無機(jī)雜化技術(shù)無機(jī)雜化技術(shù)玻璃纖維（無機(jī)粒子材料剛性大，硬度較高）環(huán)氧樹脂（有機(jī)材料的質(zhì)地柔軟，彈性較高）RTV硅橡膠 在網(wǎng)上購置所需的原材料,待其到貨后，進(jìn)行初步處理。購入的表面處理劑KH-550的濃度為98.5%，而實(shí)驗(yàn)用濃度為1%（200ml）。用1.5%乙醇溶液稀釋KH-5

3、50至濃度為1%。配置好后，裝瓶待用。KH-550KH-550的稀釋的稀釋（1）玻璃纖維的預(yù)處理： 分別將粉末狀、3mm、6mm的玻璃纖維在400的馬弗爐中煅燒1小時(shí)，再分別加入1%的KH-550恰好浸濕玻璃纖維，然后放入120的烘箱中3h,拿出裝袋備用，分別貼上標(biāo)簽。 玻璃纖維改性硅橡膠模具的制備玻璃纖維改性硅橡膠模具的制備（2）硅橡膠模具的制備：取大約500g的硅橡膠于燒杯中待用，再從中取出約80g于小燒杯中，稱重并記錄，加入約0.8g（硅橡膠重量的1%）處理后的玻璃纖維，在攪拌機(jī)上攪拌15min，攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在10002000左右。攪拌完畢后加入約0.8g（硅橡膠重量的1%）的固化劑

4、，在攪拌機(jī)上攪拌5min左右取出，迅速倒入模具中，放入真空干燥箱中抽汽泡，取出后再用洗耳球?qū)⒐柘鹉z表面的氣泡吹盡。貼上薄膜，使硅橡膠均勻的填充在模具中。蓋上壓片靜置一天。同上步驟，分別再加入3%、5%、7%、9%的玻璃纖維，每組共5個(gè)樣，靜置一天。力學(xué)性能熱分析測試尺寸穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)及性能的表征硬度測試硬度測試由圖1.1可知，RTV的初始硬度為24.5，隨著環(huán)氧樹脂加入量的增加，模具膠的硬度呈先降低后逐漸增加的趨勢，主要是因?yàn)榧尤隕P的時(shí)候，EP與RTV的分子鏈形成了化學(xué)鍵，從而使得硅氧鍵的柔順性增加，硬度減小。圖1.1 而在3%環(huán)氧樹脂的RTV中加入玻璃纖維時(shí)，硅橡膠的硬度呈逐漸增加的趨勢，使得

5、復(fù)合材料的剛性模量得到提高。硬度測試硬度測試?yán)鞆?qiáng)度及斷裂伸長率拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率從圖1.2(a)中可以看出，RTV-EPwt%的曲線可以看出，當(dāng)環(huán)氧樹脂的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，RTV表現(xiàn)出最佳的拉伸性能，超過3%后RTV的拉伸性能有所下降，因?yàn)槠湓诠柘鹉z中容易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，影響了力學(xué)性能。 圖1.2（a）拉伸強(qiáng)度圖1.2（b）斷裂伸長率 將不同比例玻璃纖維加入到RTV-EP3%中，模具膠的拉伸性能得到不同程度的改變。模具膠的拉伸強(qiáng)度略有上升，達(dá)到最大值(改性玻纖粉3%)后逐漸降低；斷裂伸長率都是略有提高然后逐漸降低。拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率 四個(gè)樣品在高純氮?dú)夥罩械臒崾е匦袨?/p>

6、基本相同TGTG與與DTGDTG分析分析圖1.4 TG（熱重分析）圖1.5 DTG（微商熱分析）由TG以及DTG圖，可知RTV的T-5%和T-10%分別為420和467，這種硅橡膠本身就具有一定的熱穩(wěn)定性，可以作為很好的實(shí)驗(yàn)載體進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。加入改性玻纖粉時(shí)，其耐熱性能得到一定的改善，不過效果不是很明顯，但是在700時(shí)的殘余重量得到明顯的提高，主要是因?yàn)椴＠w為無機(jī)填料，其主要成分就是具有很好熱穩(wěn)定性能的硅酸鹽礦物質(zhì)。TGTG與與DTGDTG分析分析1.導(dǎo)致RTV-EP模具膠的熔融溫度降低，因?yàn)榄h(huán)氧樹脂的熔融溫度比RTV低；而RTV-EP3%-玻纖粉模具膠的熔融溫度升高。因?yàn)椴ＡЮw維的熔融

7、溫度比RTV-EP模具膠的熔融溫度高。2.玻璃纖維的加入使得吸熱焓變降低，其主要反映的是有機(jī)成分發(fā)生反應(yīng)時(shí)的能量變化形式，表明此時(shí)模具膠中玻璃纖維同RTV-EP的結(jié)合形式較為穩(wěn)定。差示掃描量熱分析差示掃描量熱分析圖1.6 DSC 差示掃描量熱儀線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)隨著溫度的升高，RTV模具膠的尺寸開始變化，熱膨脹系數(shù)隨著溫度的上升而增加；在溫度超過170后，RTV的熱膨脹系數(shù)開始降低。在170之前，硅橡膠整體是出于受熱膨脹的狀態(tài)，因而起膨脹系數(shù)有一定的增幅，而當(dāng)溫度達(dá)到170-180以后，硅橡膠受熱變軟，整體出于收縮的狀態(tài)，因而膨脹系數(shù)開始降低。圖1.7 線膨脹系數(shù)圖1

8、.8 體膨脹系數(shù)1.加入3%的EP后，模具膠的尺寸熱穩(wěn)定性能有不同程度的改變。其中，在40110的溫度區(qū)間內(nèi)其線性熱膨脹系數(shù)為1.2310-4 K-1左右，當(dāng)溫度超過170后，模具膠的熱膨脹系數(shù)也呈下降趨勢，與RTV相比，有著明顯程度的降低。2.在RTV-EP3%模具膠中，加入3%的玻璃纖維后，模具膠的尺寸熱穩(wěn)定性能有不同程度的改變。其中，在40110的溫度區(qū)間內(nèi)其線性熱膨脹系數(shù)為0.3810-4 K-11.5010-4 K-1左右，當(dāng)溫度超過178后，模具膠的熱膨脹系數(shù)也呈下降趨勢，與RTV-EP3%相比，也有著明顯程度的降低。線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù) 經(jīng)過KH-550改

9、性后的玻纖粉RTV-EP與未改性的玻纖粉RTV-EP有著明顯的不同，這是由于覆蓋于玻璃纖維表面的KH-550的結(jié)構(gòu)及組成與玻璃纖維完全不同的緣故。X射線衍射分析射線衍射分析圖2.1 XRD（X射線衍射分析） 由右圖可知，沒有處理的纖維表面光滑，呈束狀；處理后的纖維表面粗糙，纖維表面粘有硅烷偶聯(lián)劑縮合形成的低聚體，也有部分纖維表面較為光滑，處理效果清晰可見。掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡 圖2.3給出了RTV-EP3%拉斷后的斷面SEM形貌。從圖2.3可以看出，模具膠表面平整，這是由于加入環(huán)氧樹脂后，改善了硅橡膠分子鏈與其的相容性以及物理纏結(jié)程度，使得硅橡膠體系的內(nèi)聚能得到增大，最終使硅橡膠模具膠

10、的強(qiáng)度明顯提高。掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡 由圖2.4可以看出，未處理的纖維與硅橡膠界面處有很大間隙斷面光滑，相容性很差。而從圖2.5中可以看出部分纖維的表面能夠與硅橡膠很好的相容。掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡空白R(shí)TV材料的溶脹現(xiàn)象最為明顯，主要原因是因?yàn)楣柘鹉z中聚硅氧烷分子鏈在酸性或者堿性環(huán)境下，分子鏈的結(jié)果會(huì)受到一定程度的破壞，致使分子鏈雜亂無章的排列，從而引起體積發(fā)生膨脹，但有EP以及玻纖進(jìn)行有機(jī)無機(jī)雜化改性后的制備的復(fù)合材料能很好地減輕膨脹的現(xiàn)象，對于RTV材料的運(yùn)用具有較好的實(shí)際意義。耐酸堿測試耐酸堿測試圖2.6.1 耐酸性測試-質(zhì)量變化曲線圖2.6.2耐堿性測試-質(zhì)量變化曲線

11、1、采用玻璃纖維改性硅橡膠-EP，使得硅橡膠在力學(xué)性能上得到一定程度的改善。玻璃纖維是無機(jī)材料，硬度較大，使得復(fù)合材料的硬度增強(qiáng)；而改性之后的玻璃纖維使得制備出的復(fù)合材料表現(xiàn)出不同的硬度。3%的改性玻纖粉制備的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度表現(xiàn)最好為RTV硅橡膠材料的1.5倍；斷裂伸長率為RTV硅橡膠材料的1.4倍，拉伸強(qiáng)度得到顯著提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論 2、熱分析結(jié)果表明，加入改性玻纖粉，RTV硅橡膠材料的耐熱性能得到一定的改善，不過效果不是很明顯，但在700時(shí)的殘余重量得到明顯的提高。加入玻璃纖維使得RTV硅橡膠的熔融溫度升高，表明此時(shí)模具膠中玻璃纖維同RTV-EP的結(jié)合形式較為穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論 3、在RTV-EP3%模具膠中，加入3%的玻璃纖維后，模具膠的尺寸熱穩(wěn)定性能有不同程度的改變。當(dāng)溫度超過178后，模具膠的熱膨脹系數(shù)呈下降趨勢，與RTV-EP3%相比，有著明顯程度的降低,尺寸穩(wěn)定性能升高。實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論 4、通過掃描電子顯微鏡的測試，可以得出用硅烷偶聯(lián)劑處理的纖維與硅橡膠的相容性得到提高，能夠在一定程度上改善纖維和硅橡膠基體的相界面效果。 5、耐酸堿測試結(jié)果顯示，有EP以及玻纖進(jìn)行有機(jī)無機(jī)雜化改性后的制備的復(fù)合材料能很好地減輕膨脹的現(xiàn)象，對于RTV材料的運(yùn)用具有較好的實(shí)際意義。實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論展望展望 總體而言， 將EP、玻璃纖維應(yīng)用到硅橡膠中可以改善模具膠的一些力學(xué)性