硅表面活性剂增强的双网络耐高温多孔有机硅弹性体

doi:10.7503/cjcu20220384

摘要/Abstract

摘要：

采用聚醚改性三硅氧烷表面活性剂、丙烯酸酯改性硅油和水3种组分制备了稳定的油包水(W/O)乳液, 经酸碱催化水解、紫外引发聚合和干燥除水过程得到了双网络多孔有机硅弹性体. 扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明, 所制备的有机硅弹性体具有丰富的孔径结构分布. 压缩强度测试结果表明, 弹性体具备良好的耐压缩性能, 45%压缩应变下循环50次, 仍具备良好的回弹性能. 有机硅弹性体具有优异的耐高温性能, 分解温度为370 ℃, 高于绝大多数多孔有机硅弹性体材料的分解温度. 丙烯酸酯改性硅油的制备工艺成熟、廉价易得, 显著降低了多孔有机硅弹性体的生产成本, 为规模性开发有机硅材料提供了新的思路和应用前景.

关键词: 硅表面活性剂, 有机硅弹性体, 油包水乳液, 双网络, 耐高温

Abstract:

A stable water-in-oil（W/O） emulsion was prepared by using polyether-modified trisiloxane surfactant， acrylate-modified silicone oil， and water. Porous organosilcone elastomers with double networks were produced after acid-base catalyzed hydrolysis， UV-initiated polymerization， and drying to remove water. Scanning electron microscope（SEM） images show that the elastomers have rich pore structures. Compressive strength tests clearly demonstrate that the elastomers have good compression resistance and still have good resilience performance under 45% compressive strain for 50 cycles. In addition， the prepared silicone elastomers have excellent high temperature resistance， and the decomposition temperature is 370 ℃， which is higher than the decomposition temperature of most silicone elastomers. The preparation technology of acrylate modified silicone oil is mature， cheap and easy to obtain， which significantly reduces the production cost of porous silicone elastomer， and provides a new idea and application prospect for large-scale development of silicone materials.

Key words: Silicone surfactant, Silicone elastomer, Water-in-oil emulsion, Double networks, High temperature resistance

中图分类号:

O648

TrendMD:

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图/表 11

Fig.1 Stability tests of emulsions with different volume ratios of surfactant to oil(A) and oil to water(B) after standing for 36 h

Fig.2 Fluorescence microscopy(A) and optical microscopy(B) images, and droplet size distribution results of the water?in?oil(W/O) emulsion(C)

Fig.3 FTIR spectra of emulsion?1, emulsion?2 and solid sample

Fig.4 Single maximum compression performance curves(A), single compression cycle performance curves for samples with different polymerization time(B), and cycle compression text curves for sample 40?3(C)

Fig.5 Single maximum compression performance curves(A), single compression cycle performance curves(B) for samples with different amounts of photo?initiator, cycle compression test curves for sample 40?5(C)

Fig.6 Single maximum compression performance curves of samples 40?3(A) and 40?5(B) prepared by ethanol and n?hexane

Fig.7 SEM images of sample 40?3(A) and 40?5(B)

Fig.8 Pore size distributions(A, C) and pore size distribution density(B, D) curves ofsamples 40?3 and 40?5(A, B), 40?3 and 60?3(C, D), respectively

Fig.9 Photographic of the contact angle of the different samples with water（A） 30-3；（B） 40-3；（C） 60-3；（D） 40-5；（E） 40-7.

Table 1 Name and price of commonly used silicone sources and the thermal decomposition temperature of their elastomers

Silicone source	Cost of silicone source/（CNY·kg^-1）	Decomposition temperature of the elastomer/℃	Ref.
VMDMS	1300	220	［25］
VTMS	2800	250	［22］
PVSQ	1960	230	［23］
DMDMS	1350	350	［30］
Acrylate modified PDMS	300	370	This work

Fig.10 TGA curve of the sample 40?5

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