聚硼硅氧烷基复合材料的阻尼与自修复性能
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中央高校基本科研业务费专项(JD2016JGPY002)


Damping and Self-Healing Properties of Polyborosiloxane Composites
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    摘要:

    以硼酸和羟基硅油为原料制备了聚硼硅氧烷凝胶(PBS-Gel),并将PBS-Gel与聚甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)复合,制备了一种具有自修复特性的高阻尼弹性材料。采用傅里叶变换反射红外光谱分析仪、旋转流变仪、动态力学热分析仪研究了PBS-Gel的合成温度对其阻尼性能的影响和VMQ 含量对PBS-Gel/VMQ 复合材料阻尼性能的影响。结果表明,PBS-Gel合成温度越高其阻尼性能越差,当合成温度为120℃时凝胶阻尼性能最好,最高损耗因子达2.97,有效阻尼温域(tanδ>0.3)宽110℃;并将120℃合成的PBS-Gel与VMQ复合,发现当VMQ质量分数为25%时,复合材料自愈合性能与阻尼性能最好,最高损耗因子为1.38,有效阻尼温域(tanδ>0.3)宽156 ℃,在自修复1d后拉伸强度可恢复至72%,断裂面经喷水处理后的样品恢复率可达95%。针对复合材料的高阻尼与自修复特性,在现有研究的基础上提出了一种“次价键”断裂再愈合的新机理。

    Abstract:

    A highly damped self repairing material containing dynamic noncovalent bonds was synthesized by the combination of polyborosiloxane gel (PBS-Gel) and methyl vinyl silicone rubber(VMQ). PBS-Gel was synthesized by the condensation reaction of boric acid and hydroxy silicone oil. In order to study the influence of the synthesis temperature and VMQ content on the properties of the material,the samples were analyzed and characterized by FT-IR-ATR, rheometer and DMA. The results show that when the synthesis temperature increases, the damping property of the gel becomes worse. When the reaction temperature is 120 ℃, the gel damping property is the best, the highest loss factor is 2.97, and the temperature range of tanδ>0.3 is 110 ℃. When the mass fraction of VMQ is 25%, the damping and self-healing properties of PBS-Gel/VMQ composite material are the best, the highest loss factor is 1.38, the temperature range of tanδ>0.3 is 156 ℃, the tensile strength can be restored to 72% after healed 1 d, the fracture surface of the sample after treatment by water recovery rate can reach 95%. In addition, based on the experimental phenomena and the previous research, a theory of breaking and self-healing of "secondary bonds " is proposed to explain the high damping and self repairing properties of materials.

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引用本文

王俊豪,徐卫兵,李 政,周正发,任凤梅,马海红,张 伟.聚硼硅氧烷基复合材料的阻尼与自修复性能[J].高分子材料科学与工程,2018,34(10):84-90.

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  • 在线发布日期: 2018-11-08
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