新型硅烷偶联剂的合成及其粘接性能评价.pdf

哈尔浪工业大学工学硕士学位论文 摘要 硅橡胶包覆层与推进剂药芯脱粘问题在几个型号工程上都存在，是急需 解决的军工难题 本文根据粘接理论对粘接界面性质的分析，优选出5 种粘接性能优异的 硅烷偶联剂进一步采用拉伸实验机测试了硅橡胶与推进剂的粘接强度，利 用扫描电镜观察了搭接接头的断口形貌依据粘接强度数值以及断口形貌分 析结果，确定出可实现硅橡胶包覆层与推进剂药芯牢固粘接的硅烷偶联剂分 子结构 在多种合成方法中筛选出 S p e i e r 法合成工艺路线，需经过三步合成反 应:1 )氯丙基三氯硅烷的合成;2 )氟丙基三甲氧基硅烷的合成: 3 ) N - 0( 氨乙基) 丫 一 氨丙基三甲 氧基硅1的合成 并且优化确定出每步合成反 应的最佳反应条件研制的偶联剂经检测部门检测分析， 色谱分析纯度达 9 4 . 4 9 % , 红外分析合成产物结构为日 标结构 研究了偶联剂浓度、硅橡胶固化体系中催化剂用量、涂覆后晾置时间以 及环境温度和湿度对粘接性能的影响规律，优化了粘接工艺条件所合成硅 烷偶联剂在此粘接工艺条件下经使用单位实际应用考核，完全达到了使用性 能要求。

初步分析了硅橡胶与推进剂之间的粘接机制通过红外光谱分析，证明 硅橡胶与偶联剂之间存在键合作用 通过差式扫描量热法和热失重法研究了 偶联剂处理前后硅橡胶热行为的变化，热分解温度的大幅度提高，也说明硅 烷偶联剂是通过化学键合作用来改善硅橡胶的热行为的 关 键词 硅烷偶联 剂; S p e i e r 法合成; 粘接性能; 枯 接机制 哈尔滨工业大学一 「 学硕士学位论文 Ab s t r a c t T h e d i s b a n d i n g o f s i l i c o n e r u b b e r i n h i b i t o r a n d p r o p e l l a n t i s d i f f i c u l t a n d u r g e n t t o s o l v e i n s e v e r a l p r o j e c t s o f t h e m i l i t a r y . I n t h i s a r t i c l e , t h e p r o p e r t y o f b o n d i n g b o u n d a r i e s w a s a n a l y s e d , a n d f i v e k i n d s o f s i l a n e c o u p l i n g a g e n t s u p e r i n b i n d i n g p r o p e r t y w e r e c h o s e n a c c o r d i n g t o b o n d i n g t h e o r y . T h e b i n d i n g s h e a r i n g s t r e n g t h b e t w e e n s i l i c o n e r u b b e r i n h i b it o r a n d p r o p e l l a n t w a s m e a s u r e d , t h e f r a c t u r e s u r f a c e o f s a m p l e s w a s o b s e r v e d b y s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y . A c c o r d i n g t o小 。

r e s u l t s o f t h e b i n d i n g s h e a r i n g s t r e n g t h a n d a n a l y z i n g o f t h e f r a c t u r e s u r f a c e , t h e m o l e c u l a r s t r u c t u r e o f t h e s i l a n e c o u p l i n g a g e n t t h a t r e l i a b l e b i n d i n g o f s i l i c o n e r u b b e r i n h ib i t o r a n d p r o p e l l a n t c o u l d b e p e r f o r m e d w a s d e f i n e d S p e i e r m e t h o d w a s c h o s e n a m o n g k i n d s o f s y n t h e s i z i n g m e t h o d s , w h i c h i n c l u d i n g t h r e e s t e p s : 1 ) s y n t h e s i z i n g o f c h l o r o p r o p y l t r i c h l o r o s i l a n e , 2 ) s y n t h e s i z i n g o f c h l o r o p r o p y l t r i a l k o x y l s i l a n e , 3 ) s y n t h e s i z i n g o f N - 0。

a m i n o e t h y l - x - a m i n o p r o p y l t r i a l k o x y l s i l a n e . F u rt h e r m o r e , t h e o p t i m u m r e a c t i o n c o n d i t i o n s w e r e a c h i e v e d . C h r o m a t o g r a p h a n d I R s p e c t r a l a n a l y s i s r e s u l t s s h o w t h a t t h e p u r i t y o f t h e s i l a n e c o u p l i n g a g e n t i s u p t o 9 4 .4 9 0f ff , t h e m i c r o s t r u c t u r e o f t h e p r o d u c t i s t h e a i m s t r u c t u re T h e e f f e c t f a c t o r o f t h e b i n d i n g p r o p e rt y o f s i l i c o n e r u b b e r i n h i b i t o r a n d p r o p e l l a n t w a s i n v e s t i g a t e d , i n c l u d i n g s i l a n e c o u p l i n g a g e n t c o n c e n t r a t i o n , t h e e x h a u s t e d c a t a l y s t w e i g h t i n t h e s i l i c o n e r u b b e r c u r i n g s y s t e m , r e t a i n i n g t i m e a f t e r b r u s h i n g t h e c o a t in g , e n v i r o n m e n t h u m i d it y a n d te m p e r a t u r e . A n d t h e p r o c e s s c o n d i t i o n f o r b i n d i n g w a s o p t i m i z e d . T h e s i l a n e c o u p l i n g a g e n t s y n t h e s iz e d m e e t t h e n e e d f o r b i n d i n g i n a p p l i c a t i o n o f c u s t o m e r s T h e b i n d i n g m e c h a n i s m o f s i l i c o n e r u b b e r a n d s i l a n e c o u p l i n g a g e n t w a s p r e l i m i n a r i l y a n a l y s e d . I t i s p r o v e d t h a t c h e m i c a l b o n d i n g a c t i o n e x i s t s i n s i l i c o n e r u b b e r a n d s i l a n e c o u p l i n g a g e n t b y m e a n s d i ff u s e r e fl e c t i o n F T I R . B y u s i n g D S C a n d T G , t h e c h a n g e o f t h e r m a l p r o p e r t y w a s t e s t e d a ft e r s i l i c o n e r u b b e r w a s c o a t e d . T h e i n c r e a s e o f t h e r m a l d e g r a d a t i o n t e m p e r a t u r e ma y p r o v e t h a t t h e r m a l p r o p e r t y o f s i l i c o n e r u b b e r i s i m p r o v e d 妙 c h e m i c a l b o n d i n g a c t i o n o f s i l a n e c o u p l i n g a g e n t K e y w o r d s S i l a n e c o u p l i n g a g e n t ; S p e i e r m e t h o d ; B i n d i n g p r o p e rt y ; B i n d i n g me c h a n i s m - t t _ 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第1 章 绪论 1 . 1 课题背景及意义 国防现代化是一个国家综合国力的标志。

火箭、导弹和空间技术的飞速发 展，是现代科学技术的重大成就之一，它不仅为宇航提供了有力工具，更为常 规部队 提供了威力大、射程远、 精度高、 机动性好的武器1 1 -3 1 从海湾战争可 以看出，火箭和导弹，尤其是导弹，己成为现代战争中的重要手段之一但在 导弹、火箭的发射过程中，发动机的热保护问题始终是关键技术之一，特别是 当前固体火箭推进剂的火焰温度已达到 3 5 0 0 K ， 金属材料所能承受的 7 0 0 - 1 3 0 0 K温度就显然不足以 应付， 只有使用先进的热保护材料作为包覆层才能达 到 要 求 “ -51 包覆 层是固 体火箭 推进剂 装药的 重要组 成部分16 1 它的 基本作用是控 制推 进剂装药的燃烧面积，同时又起着对发动机壳体的隔热作用，其性能决定着火 箭发动机的工作状态和使用寿命[[7 1 固 体推进剂包覆药柱的基本构造如图 1 - 1 所示 2 燃烧抑制材料 发动。