纳米氧化铈对硅橡胶耐热性能的影响(PDF-纳米氧化铈的制.pdf

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橡胶工业
5年第52卷
纳米氧化铈的制备及其对硅橡胶耐热性能的影响
彭亚岚,张霞2,苏正涛,刘君
(1.北京航空材料研究院,北京100095;2.中国纺织工业设计院,北京100037)
摘要:以工业级氯化铈为主要原材料,采用化学沉淀法制备纳米氧化铈,研究纳米氧化伂的特征及其对甲基乙烯
基硅橡胶(MVQ)耐热性能的影响。结果表明,纳米氧化铈粒子近似球形,粒径为20~35nm,分布均匀;在MVQ中
添加2份纳米氧化饰可有效提高胶料的耐热空气老化(250℃メ72h)性能。
关键词;纳米氧化钟;化学沉淀法;甲基乙烯基硅橡胶↓耐热性能
中图分类号:TQ333.93;TQ330.38文献标识码:B文拿编号:1000-890X(2005)09-0540-03
纳米氧化铈作为一种有效的硅橡胶耐热添加型差热-热重分析(DTA-TGA)仪,美国 Thermal
剂,在制备浅色硅橡胶制品中有着重要作用。纳 Analysis公司产品;高温老化试验箱,重庆银河实
米氧化铈的制备方法主要有化学沉淀法(包括醇验仪器有限公司产品;T-2000E型电子拉力机,北
盐水解法和柠檬酸盐沉淀法等)、水热法、溅射干京友深电子仪器有限公司产品;XK-160型开炼
燥法和燃烧法等】。
机,上海第一化工机械厂产品;YX-50型50t压
本工作采用化学沉淀法制备极度松散的纳米力成型机,上海西玛伟力橡塑机械有限公司产品。
氧化铈,并将纳米氧化铈作为耐热添加剂加人到
试样制备
甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)中,探讨其对MVQ
(1)纳米氧化铈制备
耐热空气老化性能的影响。
将氯化铈溶于85~90℃的去离子水中,形成
黄色透明的氯化铈水溶液,其中氯化铈的质量分
1实验
数为0.2~0.25,再按氯化铈与碳酸钠摩尔比为
1.1主要原材料
1:(1.3~1.5)的比例将碳酸钠溶液缓慢倒入氯
氯化伂,工业级,内蒙古矿冶研究院产品;无化铈溶液中,边倒人边搅拌,静置陈化30min,得
水乙醇,化学纯,北京化工厂产品;MVQ(牌号乳白色松散沉淀物氢氧化铈。将产物倒入抽滤漏
110-2VT)和二苯基硅二醇,成都有机硅研究中心斗中抽滤,并用去离子水清洗8次,最后用无水乙
产品;气相法白炭黑,牌号A-380,沈阳永新化工醇清洗1次
公司产品;硫化剂双25,江苏强盛化工有限公司
将清洗后的膏状物放入120~130℃的烘箱
产品。
中干燥2h,然后在300℃下煅烧4h,得到浅黄
2试验配方
色极为松散的纳米氧化铈粉末,密封包装后
MVQ100,气相法白炭黑40,二苯基硅二待用
醇10,硫化剂双250.8,纳米氧化铈变量。
(2)胶料制备
3主要仪器与设备
胶料在开炼机上混炼,按MVQ、白炭黑、
D8 ADVANCE型X射线行射(XRD)仪,德苯基硅二醇、纳米氧化铈的工艺顺序加料,混炼均
国 Bruker公司产品; Nano Scope IIIA型原子力显匀后下片;然后进行热处理,条件为170℃×45
微镜(AFM),美国 VEECO公司产品;SDT2960min;最后加人硫化剂,混炼均匀、薄通后下片
作者简介:彭亚岚(1970-),女,江西丰城人,北京航空材料研
混炼胶在压力成型机上进行一段硫化,硫化
究院工程师,硕土,主要从事硅橡胶及橡胶制品的研究开发。
条件为170℃×10min;在烘箱中进行二段硫化,
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第9期
彭亚岚等.纳米氧化铈的制备及其对硅橡胶耐热性能的影响
硫化条件为200℃×4h,鼓风。
测试分析
(1)XRD分析
采用XRD仪测定纳米氧化铈晶形结构,铜
钯,PSD快速扫描。
(2)AFM分析
采用AFM对纳米氧化铈扫描,进行形貌及
粒径分析,在接触模式下收集图像,并以小角度测
定粒径
(3) DTA-TGA
图2纳米氧化铈的ARM照片
采用DTA-TGA仪测定纳米氧化铈的DTA
3)DTA-TGA曲线
TGA曲线,试验条件为:空气气氛,温度范围20
在试验温度范围内,纳米氧化铈的DTA
800C,升温速率10℃?min1。
TGA曲线如图3所示。从图3中TGA曲线可
(4)物理性能测试
以看出,纳米氧化铈粉末几乎无质量损失;DTA
碗化胶各项物理性能按相应国家标准测定。曲线也表明粉末无明显放热和吸热变化,性质相
当稳定。因此,纳米氧化伂可作为橡胶添加剂在
2结果与讨论
髙温下使用。
2.1纳米氧化铈的特征分析
(1)XRD谱
纳米氧化铈的XRD谱如图1所示。从图1
可以看出,纳米氧化铈的行射峰十分尖锐,与X
5.5
射线粉末術射数据卡片(PDF卡〉上氧化铈的行
射峰一致,可见产物为单纯的氧化铈。
3.5
024
0.5
600
8001000
温度
日3纳米氧化铈的 DTA-TGA曲线
1一TGA曲线;2-DTA曲线
2.2纳米氧化铈对MVQ耐热性能的影响
硅橡胶分子主链由硅原子和氧原子交替组
30
60
成,硅-氧键的键能为370kJ?mol,比一般橡
图1纳米化铈的XRD谱
胶的碳-碳键键能240kJ?mol~'大得多,因此其
(2)AFM照片
热稳定性良好。随着高新技术的发展,人们对硅
纳米氧化铈的AFM照片如图2所示。从图橡胶耐热性能提出了更高的要求。将颗粒小到一
2可以清晰地看到,纳米氧化铈近似球形,分布均定程度的氧化铈作为耐热添加剂加入到硅橡胶
匀,无明显团聚现象。经测定,纳米氧化铈粒径大中,可防止硅橡胶侧链的氧化交联,提高侧基的热
多在20~35nm之间。
氧化稳定性]。