Silicone Surfactant-enhanced Dual Networks and High Temperature Resistance Porous Silicone Elastomers

doi:10.7503/cjcu20220384

Abstract

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

CLC Number:

O648

TrendMD:

QIAO Zhenghua, FAN Qi, HAO Jingcheng. Silicone Surfactant-enhanced Dual Networks and High Temperature Resistance Porous Silicone Elastomers[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(10): 20220384.

Figures/Tables 11

References 32

1	Hironobu K.， Makiko H.， Haruhiko F.， Asao H.， J. Phys. Chem. B， 2001， 105， 5419—5426
2	Feng S. Y.， Zhang J.， Li M. J.， Silicone Polymers and Their Applications，Chemical Industry Press， Beijing， 2004， 10—48
	冯圣玉，张洁，李美江. 有机硅高分子及其应用，北京：化学工业出版社， 2004， 10—48
3	Feng S.， Huang Y.， Guo M.， Langmuir， 2019， 35， 9785—9793
4	Loh W.， Ferreira M. S.， J. Phys. Chem. B， 2019， 123， 10522—10532
5	Brook M. A.， Gale C. B.， Chin B.， ACS Sustainable Chem. Eng.， 2019， 7， 1347—1352
6	Peng Z.， Wu Q.， Colloids Surf. A， 2009， 342， 127—131
7	Wang L. L.， Li L.， Feng S. Y.， Chem. J. Chinese Universities， 2021， 42（7）， 2111—2122
	王琳琳，李磊，冯圣玉. 高等学校化学学报， 2021， 42（7）， 2111—2122
8	Dai S. P.， Li M.， Yuan N. Y.， Ding J. N.， Langmuir， 2021， 37， 13696—13702
9	Zeng H. H.， Xie Q. Y.， Ma C. F.， Zhang G. Z.， ACS Appl. Polym. Mater.， 2019， 1689—1696
10	Hu P.， Zeng H. H.， Ma C. F.， Xie Q. Y.， Langmuir， 2021， 37， 8253—8260
11	Mateescu M.， Knopf S.， Vonna L.， Langmuir， 2020， 36， 1103—1112
12	Zhao Y.， Zhang J.， Mi H.， Han J.， Xu Q.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2020， 12， 13296—13304
13	Hayase G.， Nakanishi K.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2013， 52， 1986—1989
14	Zhao Y.， Zhang J.， Mi H.， Han J.， Xu Q.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2020， 12， 13296—13304.
15	Guder F.， Kasimatis M.， Grell M.， Barandun G.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2019， 11， 47577—47586
16	Dong H.， Zhang Z.， Lee M. H.， J. Sol⁃Gel Sci. Technol.， 2006， 41， 11—17
17	Polmanteer K. E.， Rubber Chem. Technol.， 1988， 61， 470—502
18	Xing S. M.， Wang Y. L.， Synthesis Process and Application of Silicone Products， Chemical Industry Press， Beijing， 2000， 350—356
	幸松民，王一璐. 有机硅合成工艺及产品应用，北京：化学工业出版社， 2000， 350—356
19	Salvatore G. A.， Liu Y.， Pharr M.， ACS Nano， 2017， 11， 9614—9635
20	Xu J.， Wang Z.， Dai Z.， Zhao N.， Adv. Mater.， 2013， 25， 4494—4497
21	Xu J.， Wang Z.， Zhao N.， Qian Z.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2015， 7， 2016—2024
22	Kanamori K.， Hasegawa G.， Maeno A.， Hayase G. A.， Angew. Chem.， 2013， 125， 10988—10991.
23	Nakanishi K.， Shimizu T.， Kanamori K.， Maeno A.， Kaji H.， Doherty C. M.， Chem. Mater.， 2016， 28， 6860—6868
24	Sheardown H.， Korogiannaki M.， Samsom M.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2018， 10， 30125—30136
25	Nakanishi K.， Aizawa M.， Adv. Mater.， 2007， 19， 1589—1593
26	Kanamori K.， Aizawa M.， Nakanishi K.， Hanada T.， J. Sol⁃Gel Sci. Technol.， 2008， 48， 172—181
27	Kanamori K.， Nakanishi K.， Hanada T.， J. Ceram. Soc. Jpn.， 2009， 117， 1333—1338
28	Zu G.， Shimizu T.， Kanamori K.， Zhu Y.， Maeno A.， ACS Nano， 2018， 12， 521—532
29	Kanamori K.， J. Sol⁃Gel Sci. Technol.， 2013， 65， 12—22
30	Kanamori K.， Nakanishi K.， Schimizu T.， Chem. Eur. J.， 2017， 23， 5176—5187
31	Snow S. A.， Langmuir， 1993， 9， 424—430
32	Snow S. A.， Langmuir， 1991， 7， 868—871

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

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

[1]	ZHANG Jie, YIN Bo, LIU Weixin, LIU Xingping, LIAN Wenxian, TANG Shaokun. Fabrication of Boehmite Fiber-reinforced Silica Aerogels and Their Performances [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(11): 20220483.
[2]	YAO Jian, WANG Jianping, WEI Yao, WANG Xuechen, LI Wei, ZHANG Xingxiang. Synthesis and Characterization of Polyprrole Microcapcule Containing ZnCl₂ Solution^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(10): 1907.