王華蘭，劉日勝，胡應(yīng)乾，鄔繼榮，張國(guó)棟，周旭峰，劉兆平

(1.杭州師范大學(xué) 有機(jī)硅化學(xué)及材料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 浙江 杭州 311121)(2.浙江省石墨烯應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所，浙江 寧波 214122)

1 前 言

氧化石墨烯(graphene oxide, GO)是石墨經(jīng)化學(xué)氧化及剝離后的產(chǎn)物，是片層表面富含碳原子和氧官能團(tuán)的單原子層，與具有兩親性的表面活性劑類似，在水和眾多有機(jī)溶劑中有良好的分散性[1, 2]。 由于片層共軛網(wǎng)絡(luò)高度官能化，GO薄片的導(dǎo)電性、機(jī)械強(qiáng)度和石墨烯相比有所降低，但在溶劑中的可加工性大大提高[3]。因此，可以借助GO片層上的羥基、環(huán)氧基、羧基和羰基進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈锢砘蚧瘜W(xué)修飾，以適應(yīng)分散、改性等多種場(chǎng)合的需求。相對(duì)于石墨烯[4-6]，GO更容易通過(guò)修飾提高在聚合物材料中的分散性和相容性，從而實(shí)現(xiàn)某些特定的功能和需求。

硅橡膠(silicon rubber, SR)是有機(jī)硅產(chǎn)品中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最為廣泛的一大類產(chǎn)品，而以SiO2為代表的填料是硅橡膠生產(chǎn)中用量最大的補(bǔ)強(qiáng)劑[7, 8]。近年來(lái)，以碳納米管[9-11]、(氧化)石墨烯[12, 13]為代表的碳材料也被逐漸試用作有機(jī)硅高分子填料。這些碳材料可以直接或通過(guò)溶液法添加到有機(jī)硅材料中[14]，也可以與其它納米粒子一起添加以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電、導(dǎo)熱、力學(xué)等性能的協(xié)效增強(qiáng)[15]。此外，還可以先制備(氧化)石墨烯三維立體多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)滲透法將流體狀的硅橡膠生膠引入孔洞中，最后固化形成復(fù)合材料。該法雖然受到制備產(chǎn)量的限制，但無(wú)需經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)修飾即可獲得較好的分散效果和產(chǎn)品質(zhì)量，受到廣泛關(guān)注[16]。上述復(fù)合方法中(氧化)石墨烯未經(jīng)化學(xué)改性，統(tǒng)稱為物理法。

隨著科技的快速發(fā)展，各類填料通常需要經(jīng)過(guò)一定程度的化學(xué)修飾，以改善與有機(jī)硅的界面接觸和相容性，從而達(dá)到更好的分散效果和性能[17]，以適應(yīng)不斷發(fā)展的各類應(yīng)用需求。共價(jià)功能化是目前備受關(guān)注的一種化學(xué)修飾方法[18]，例如，用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)填料表面進(jìn)行共價(jià)功能化處理，可以改善填料與基體之間的相容性、提高填料在基體中的填充分?jǐn)?shù)及成品的各項(xiàng)物理機(jī)械性能等[19, 20]。對(duì)于GO而言，這種共價(jià)功能化修飾也能在一定程度上改善與有機(jī)硅的界面相互作用[21]。然而，共價(jià)修飾改變了GO中碳原子的骨架結(jié)構(gòu)、使得GO的力學(xué)強(qiáng)度、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能等難以和石墨烯相媲美[22, 23]，從而影響了對(duì)有機(jī)硅性能的促進(jìn)作用和最終使用效果。因此，如何既能最大程度地保護(hù)GO自身的結(jié)構(gòu)和性能、又能改善GO在有機(jī)硅高分子中的分散性、相容性、界面穩(wěn)定性和綜合性能成為亟待解決的問(wèn)題。

本文采用無(wú)損的納米修飾法，即先在GO片層上修飾一層納米SiO2制備GO/SiO2(GOS)，然后借助無(wú)溶劑法將GOS直接添加到硅橡膠生膠中制備復(fù)合材料，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)GO片層結(jié)構(gòu)的最大保護(hù)，又顯著改善了GO在硅橡膠中的分散效果，從而有效提高了硅橡膠復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度和對(duì)基材的黏合效果。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 原料和試劑

實(shí)驗(yàn)所用的主要原料與試劑見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑

2.2 材料制備

2.2.1 氧化石墨的制備

氧化石墨以膠體石墨(500目)為原料，采用修飾的Hummers法制備[24]。將20 g石墨粉加入裝有30 mL濃硫酸、10 g過(guò)硫酸鉀和10 g五氧化二磷的燒杯中，攪拌均勻后靜置，在80 ℃保溫6 h。向該混合物中加入去離子水進(jìn)行稀釋，然后減壓過(guò)濾、將濾餅水洗至中性。收集濾餅放置在氣候干燥箱中干燥至恒重，得到預(yù)氧化的石墨。將預(yù)氧化的石墨轉(zhuǎn)移到有冰浴保護(hù)的、裝有460 mL濃硫酸的燒瓶中，緩慢加入60 g高錳酸鉀并攪拌，控制溫度不超過(guò)20 ℃。緩慢升溫至35 ℃保持2 h。緩慢加入920 mL去離子水并攪拌，控制溫度在95～100 ℃之間保持30 min。最后加入2.8 L去離子水和50 mL的30% 雙氧水終止反應(yīng)。過(guò)濾產(chǎn)物并用5 L的鹽酸(濃鹽酸和去離子水的體積比為1 ∶10)洗滌，然后用去離子水透析產(chǎn)物進(jìn)一步消除雜質(zhì)，獲得水性的氧化石墨漿料。

2.2.2 GOS的制備

用去離子水和無(wú)水乙醇將透析得到的氧化石墨配置成1 mg/mL的懸浮液(5 L，去離子水和乙醇的體積比為8 ∶1)，將懸浮液放在超聲波清洗器中超聲1 h，得到部分剝離的GO懸浮液。向該懸浮液中加入173.61 g正硅酸四乙酯和50 mL氨水，常溫下攪拌反應(yīng)1～2 h。反應(yīng)過(guò)程中，原料正硅酸四乙酯、氨水以及生成的SiO2可以進(jìn)一步隔絕、剝離GO得到深度剝離的GO。反應(yīng)結(jié)束后，脫除溶劑并收集、干燥產(chǎn)物，得到GOS。GO、GOS的制備流程見(jiàn)圖1。

圖1 GO和GOS的制備過(guò)程示意圖Fig.1 Fabrication process of GO and GOS

2.2.3 GOS/室溫硫化硅橡膠(GOS/RTV SR)的制備

將稱取好的α,ω-聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS, 100 g)和GOS填料(5, 10, 20, 30, 40 g)放入高速攪拌機(jī)進(jìn)行機(jī)械混合30 min，然后取出物料用于下一步實(shí)驗(yàn)。稱取上述混合好的硅橡膠生膠和填料的混合物、正硅酸四乙酯、二丁基二月桂酸錫、氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，使它們的質(zhì)量比為100 ∶4 ∶2 ∶2。其中，正硅酸四乙酯作為交聯(lián)劑、二丁基二月桂酸錫作為催化劑、氨丙基三乙氧基硅烷作為硅烷偶聯(lián)劑。將幾種材料快速混合后，轉(zhuǎn)移到方形模具中靜置過(guò)夜，使之自然流平和固化，最后取出樣品剪裁成測(cè)試所需的樣條。GOS/RTV SR的制備流程見(jiàn)圖2。

圖2 GOS/RTV SR的制備過(guò)程示意圖.Fig.2 Fabrication process of the GOS/RTV SR

2.2.4 GOS/SR對(duì)鋁片的黏合性能實(shí)驗(yàn)

稱取20 g PDMS (粘度5000 cP)于燒杯中，加入6 g GOS，于三輥研磨機(jī)上混煉3～5遍，于真空烘箱150 ℃熱處理4 h，自然冷卻后再依次加入1.04 g正硅酸四乙酯交聯(lián)劑、0.52 g KH-550，繼續(xù)混煉3～5次至無(wú)肉眼可見(jiàn)顆粒，向其中加入0.52 g催化劑二丁基二月桂酸錫(正硅酸四乙酯 ∶3-氨丙基三乙氧基硅烷 ∶二丁基二月桂酸錫=4 ∶2 ∶2)，快速攪拌使膠料混合均勻，置于真空烘箱中減壓脫除混膠過(guò)程中帶入的氣泡，脫泡結(jié)束后將膠料均勻涂覆在用丙酮清洗干凈的尺寸為100 mm×25 mm×1.6 mm的鋁片的粘接面上，于空氣中放置2～3 min，如下圖3所示，按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T7124-2008搭接上另一鋁片，控制搭接面長(zhǎng)度為12.5 mm±0.25 mm，壓緊，并及時(shí)處理掉溢出來(lái)的膠料，室溫下固化7 d。

圖3 鋁片和硅橡膠搭接示意圖Fig.3 Lap diagram of aluminum sheets and silicone rubber

2.3 材料表征

傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)儀器型號(hào)為Nicolet 700型；X-射線衍射儀型號(hào)為T(mén)hermo ARL X’ TRA (Cu-Ka 射線，I=1.5406 ?)；硅橡膠及改性產(chǎn)品的組織形貌通過(guò)透射電鏡 (TEM H-7650, Hitachi, Japan)和掃描電鏡(SEMS-3000N, Hitachi, Japan; SEM Sigma 500, Zeiss, Germany)進(jìn)行觀察；力學(xué)性能采用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)(Gotech Testing Machines Co., Ltd., China)進(jìn)行測(cè)試，拉伸強(qiáng)度測(cè)試參照 GB / T528-1998 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3 結(jié)果和討論

3.1 材料結(jié)構(gòu)和形貌

GO、SiO2、GOS的FT-IR和XRD譜圖如圖4所示。

圖4 GO、SiO2和GOS的FT-IR譜圖(a)，石墨、GO、SiO2和GOS的XRD譜圖(b)Fig.4 FT-IR spectra of GO, SiO2 and GOS (a), XRD spectra of SiO2, GO, graphite and GOS (b)

GO位于3390, 1729和1405～1057 cm-1的峰歸屬于-OH、羧基中的C=O以及COH/COC中的C-O官能團(tuán)[25, 26]。SiO2位于3430, 1645和1098 cm-1的峰歸屬于-OH非對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰、H-O-H彎曲振動(dòng)峰和Si-O-Si不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰[27]。GO和SiO2的這些峰也出現(xiàn)在了GOS中，說(shuō)明SiO2成功修飾到了GO的片層上，且GO及GOS都含有一定數(shù)量的吸附水。798 cm-1和464 cm-1對(duì)應(yīng)于SiO2的對(duì)稱伸縮振動(dòng)[28, 29]，它們?cè)贕OS中藍(lán)移到800 cm-1和474 cm-1。此外，SiO2位于947 cm-1的彎曲振動(dòng)峰[30, 31]也藍(lán)移到966 cm-1。這種藍(lán)移現(xiàn)象說(shuō)明SiO2和GO存在較強(qiáng)的氫鍵相互作用。石墨的XRD峰位于26.6°和54.6°，有很好的結(jié)晶性和層狀結(jié)構(gòu)，石墨被氧化后，片層上產(chǎn)生了羥基、環(huán)氧基、羧基等多種含氧基團(tuán)，撐大了層間距離，生成的GO仍然具有層狀結(jié)構(gòu)，但XRD峰位移至10.7°。GOS與SiO2的XRD峰均位于22°，說(shuō)明兩者形成了均勻的復(fù)合結(jié)構(gòu)，GOS的峰強(qiáng)度略高于SiO2，說(shuō)明GO基底的存在對(duì)提高SiO2微觀結(jié)構(gòu)的規(guī)整度有一定作用。

GO、SiO2、GOS的掃描電鏡(SEM)照片和透射電鏡(TEM)照片分別如圖5a～5c和圖5d～5f所示。GO呈現(xiàn)大的片層結(jié)構(gòu)(圖5a和5d)，片層表面有褶皺結(jié)構(gòu)，從片層的透明性和褶皺的密集程度可以大致判斷它是由少數(shù)層GO組成的，GO片層上大量的羥基、環(huán)氧基和羧基使得片層之間容易形成氫鍵而堆疊成多層結(jié)構(gòu)。圖5b和5e是在不添加GO時(shí)液相(liquid phase, LP)條件下制備的SiO2(LP SiO2)的SEM照片和TEM照片，LP SiO2呈球形，粒子直徑在100～200 nm之間。圖5c和5f是制備的GOS的SEM照片和TEM照片，和GO相比，GOS也呈現(xiàn)出片層結(jié)構(gòu)，但片層變厚、更為平坦，沒(méi)有褶皺，這是由于片層表面覆蓋了SiO2納米層，增加了片層厚度，克服了GO片層之間的氫鍵，減弱了片層之間的相互作用，各個(gè)片層均達(dá)到一種新的平衡狀態(tài)。和單純的SiO2相比，GOS中的SiO2粒子直徑大大減小，只有大約20 nm。這是由于GO片層上大量的富氧官能團(tuán)充當(dāng)了SiO2生長(zhǎng)的活性位點(diǎn)，使得成核的SiO2數(shù)量增多，這些成核粒子在生長(zhǎng)的過(guò)程中又受到GO的空間位阻作用，抑制了粒子尺寸的增長(zhǎng)，呈現(xiàn)更小的納米粒子結(jié)構(gòu)。

圖5 GO (a)、液相法制備的LP SiO2 (b)和GOS (c)的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片，GO (d)、液相法制備的LP SiO2 (e)和GOS (f)的透射電鏡照片F(xiàn)ig.5 FE-SEM images of GO (a), LP SiO2 prepared without GO (b) and GOS (c), TEM images of GO (d), LP SiO2 prepared without GO (e) and GOS (f)

填料在硅橡膠中的分散與復(fù)合材料的性能有密切關(guān)系。GO在室溫硫化硅橡膠中的分散性如圖6a所示，掃描電鏡所觀察的區(qū)域內(nèi)各個(gè)位置的形貌不一，可以明顯觀察到填料與聚合物之間的界面，說(shuō)明分散效果欠佳。當(dāng)把GOS引入硅橡膠中后，各個(gè)區(qū)域的形貌一致性良好，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的界面分離(圖6b)。SiO2的修飾讓GO不再直接與硅橡膠大面積接觸，而是主要通過(guò)SiO2和硅橡膠間接接觸，借助二氧化硅與硅橡膠之間良好的相容性，使GO在硅橡膠中更充分地分散開(kāi)，從而有效避免了大的獨(dú)立的GO粒子游離于硅橡膠體系之外，分散性明顯改進(jìn)。通過(guò)掃描電鏡的區(qū)域能譜分析結(jié)果(圖6d)可知，修飾的GO/硅橡膠復(fù)合材料的硅、碳、氧元素的原子比例分別為43.24%, 33.80%和 22.96%(3個(gè)區(qū)域的平均值)。其中，硅元素的含量高于純硅橡膠生膠中硅元素的含量(約25%)，硅元素含量的提高是由SiO2的修飾貢獻(xiàn)的。因此，SiO2修飾GO對(duì)于提高GO在硅橡膠基體中的分散程度具有顯著效果。

圖6 GO/RTV SR(a)、GOS/RTV SR(b)和生膠PDMS(c)的掃描電鏡照片，GOS/RTV SR的區(qū)域能譜分析結(jié)果(d)Fig.6 SEM images of GO/ RTV SR (a), GOS/ RTV SR (b) and PDMS (c), EDAX spectrum of GOS/RTV SR (d)

3.2 硅橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和黏合性能

不添加填料時(shí)室溫硅橡膠的拉伸強(qiáng)度為0.2 MPa，添加補(bǔ)強(qiáng)填料后，硅橡膠的拉伸強(qiáng)度均有不同程度的提高(圖7a)。添加5wt%的GOS、氣相SiO2、GO和自制的LP SiO2到硅橡膠后，拉伸強(qiáng)度分別為0.32，0.33，0.31和0.24 MPa；添加10wt%時(shí)，拉伸強(qiáng)度提高到0.77，0.70，0.50和0.26 MPa；添加30wt%時(shí)，拉伸強(qiáng)度提高到1.51，1.32，0.70和0.51 MPa。幾種填料對(duì)硅橡膠拉伸強(qiáng)度的影響有一個(gè)共同點(diǎn)：硅橡膠的拉伸強(qiáng)度可以通過(guò)控制填料的添加量來(lái)調(diào)控，隨著填料用量的增加，拉伸強(qiáng)度也隨之增加，達(dá)到最大值(30wt%時(shí))后開(kāi)始下降。當(dāng)填料用量達(dá)到40wt%時(shí)，硅橡膠復(fù)合材料難以混合均勻，可加工性下降，這可能是導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度下降的一個(gè)重要因素。修飾前GO僅僅通過(guò)片層上的含氧基團(tuán)與硅橡膠分子鏈中的Si-O鏈節(jié)發(fā)生作用，形成一定數(shù)量的物理交聯(lián)點(diǎn)[32]。修飾后的GO與硅橡膠中的Si-O鏈節(jié)的界面接觸方式切換為主要通過(guò)SiO2來(lái)實(shí)現(xiàn)，GO和SiO2共同作用，對(duì)硅橡膠力學(xué)性能達(dá)到了協(xié)同增強(qiáng)的效果。GOS填充的硅橡膠的最優(yōu)拉伸強(qiáng)度超過(guò)空白膠的7倍，超過(guò)GO填充硅橡膠拉伸強(qiáng)度的2倍，優(yōu)于現(xiàn)有(氧化)石墨烯/有機(jī)硅復(fù)合材料(<1 MPa)的文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果[33-35]。圖7b為室溫硫化硅橡膠的撕裂強(qiáng)度和各類填料填充量之間的關(guān)系曲線。由圖可知，撕裂強(qiáng)度隨著填料添加量的增大而提高。用未修飾的GO填充30wt%時(shí)，硅橡膠的撕裂強(qiáng)度僅為1.62 kN/m。GO經(jīng)修飾后，當(dāng)GOS在硅橡膠中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5wt%、10wt%、20wt%、30wt%和40wt%時(shí)，撕裂強(qiáng)度提高到1.05，1.73，2.81，4.09，6.46 kN/m。

圖7 室溫硫化硅橡膠以GO、氣相法SiO2、LP SiO2和GOS為增強(qiáng)填料時(shí)的拉伸強(qiáng)度(a)和撕裂強(qiáng)度(b)Fig.7 Tensile strength (a) and tear strength (b) of RTV SR filled byGO, fumed SiO2, deposited SiO2 and GOS

由此可見(jiàn)，同等填充份數(shù)下GOS對(duì)硅橡膠撕裂強(qiáng)度的改善高于未修飾的GO。按照拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度的提高程度從高到低將填料進(jìn)行排序?yàn)椋篏OS > 氣相SiO2> GO > LP SiO2。修飾后的GO對(duì)室溫硫化硅橡膠的力學(xué)性能的提升效果超過(guò)了未修飾的GO和SiO2。首先，GO通過(guò)修飾提高了與硅橡膠的相容性，和未修飾的情形相比，在硅橡膠中的剝離程度更高、比表面積和力學(xué)強(qiáng)度等性能利用得更充分，填料與有機(jī)硅分子之間的相互作用如氫鍵等也相應(yīng)增強(qiáng)，提高了應(yīng)力傳遞效果。其二，修飾劑SiO2本身也是一種較好的增強(qiáng)填料，除了提高GO與硅橡膠之間的相容性，SiO2本身也起到一定的力學(xué)增強(qiáng)效果，特別是以GO為基底時(shí)SiO2的尺寸降低到更小的納米級(jí)，比表面積得到提高，有利于更好地與GO共同作用，對(duì)硅橡膠力學(xué)性能達(dá)到協(xié)調(diào)增強(qiáng)的效果。此外，復(fù)合填料GO跨維度的微觀形態(tài)也起到重要作用。零維的SiO2對(duì)硅橡膠力學(xué)性能的增強(qiáng)是通過(guò)點(diǎn)接觸模式實(shí)現(xiàn)的，二維的GO是通過(guò)面接觸模式實(shí)現(xiàn)的。GOS在硅橡膠中則是通過(guò)點(diǎn)和面兩種增強(qiáng)模式，是跨尺度和跨維度的綜合增強(qiáng)效應(yīng)，更有利于形成大面積的立體增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，從而體現(xiàn)出優(yōu)于GO和SiO2的增強(qiáng)性能。

各種填料填充的室溫硫化硅橡膠的楊氏模量如圖8a～8d所示。對(duì)于GOS(圖8a)、LP SiO2(圖8c)和氣相法SiO2(圖8d)而言，隨著填料用量的增加，室溫硫化硅橡膠的楊氏模量均是先增大后減小，且在填充量為30wt%時(shí)楊氏模量達(dá)到最大值，這3種填料在成分上共同的特點(diǎn)是含有SiO2。GO經(jīng)過(guò)SiO2修飾后，填充硅橡膠后的楊氏模量比修飾前有所提高，以添加30wt%為例，GOS/RTV SR的楊氏模量(2.57 MPa)比GO/ RTV SR 的(1.41 MPa)提高了83%，可以和石墨烯的效果相媲美[36, 37]。而對(duì)于未經(jīng)修飾的GO(圖8b)而言，在本實(shí)驗(yàn)填料用量范圍內(nèi)，楊氏模量隨著填料用量的增大而升高，未出現(xiàn)下降趨勢(shì)。這是由于缺少了SiO2的修飾，GO與硅橡膠材料兩相界面之間的作用方式、強(qiáng)弱均發(fā)生了較大變化，體現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。

圖8 各種填料填充的室溫硫化硅橡膠的楊氏模量：(a)GOS/RTV SR，(b)GO/ RTV SR，(c)LP SiO2/ RTV SR，(d)fumed SiO2/ RTV SRFig.8 Young’s modulus of RTV SR composites: (a) GOS/RTV SR, (b) GO/ RTV SR, (c) LP SiO2/ RTV SR, (d) fumed SiO2/ RTV SR

以制備的硅橡膠復(fù)合材料作為黏合劑，測(cè)得其對(duì)鋁片的粘接性能如圖9所示。由圖9a可知，GO/ RTV SR、GOS/ RTV SR、氣相法SiO2/ RTV SR、LP SiO2/ RTV SR作為黏合劑時(shí)對(duì)鋁片的拉伸剪切粘接強(qiáng)度分別為0.46，1.63，1.06，0.55 MPa。由此可見(jiàn)，GO經(jīng)過(guò)納米SiO2修飾后，作為硅橡膠的填料時(shí)粘接性能提高了3～4倍，且優(yōu)于氣相法SiO2及LP SiO2的作用。圖9b是GO/ RTV SR、GOS/ RTV SR、氣相法SiO2/ RTV SR、LP SiO2/ RTV SR作為鋁片黏合劑時(shí)拉伸剪切粘接測(cè)試后的數(shù)碼照片。經(jīng)粘接性能測(cè)試后，每組鋁片搭接位置處的膠料基本都?xì)埩粼谝恢讳X片上，而另一只鋁片上基本無(wú)殘留，說(shuō)明當(dāng)外界施加的拉伸剪切力增大到一定數(shù)值、并超過(guò)了膠料與鋁片之間的粘接力時(shí)，膠料與金屬基材發(fā)生物理脫離?？傮w來(lái)說(shuō)，該黏合劑的制備過(guò)程和使用方法簡(jiǎn)單，常溫即可固化，力學(xué)強(qiáng)度高、黏合性能和柔韌性好，除了具有優(yōu)異的電絕緣性能外，還兼具防潮、防塵、防震功能，固化后有彈性，耐高溫、耐臭氧、耐紫外線、耐化學(xué)性能，室溫下放置時(shí)間越長(zhǎng)粘合效果越好。修飾后的GO對(duì)硅橡膠拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、粘接強(qiáng)度的改善，使得它在多種領(lǐng)域展現(xiàn)良好應(yīng)用前景。比如，填充后的室溫硫化硅橡膠可較好地適應(yīng)復(fù)雜的氣候環(huán)境，適用于太陽(yáng)能電池板的密封膠、動(dòng)力電池的防震或?qū)峁喾饽z、也可作為工業(yè)建筑、汽車、生產(chǎn)設(shè)備、軍用或民用飛機(jī)、武器、裝備零部件的黏合劑。

圖9 各種填料填充的室溫硫化硅橡膠對(duì)鋁片的粘接性能：(a)樣品的拉伸剪切粘接強(qiáng)度，(b)經(jīng)粘接性能測(cè)試后的4組鋁片F(xiàn)ig.9 Tensile shear adhesive strength of Filler/RTV SR (a), photos of four groups of aluminum sheets after tests (b)

4 結(jié) 論

本文以GO為模版、正硅酸四乙酯為前驅(qū)體、采用原位生長(zhǎng)方法在GO片層上修飾SiO2納米粒子，制備了室溫硫化硅橡膠的新型補(bǔ)強(qiáng)填料GOS，研究了硅橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和黏合性能。和未經(jīng)修飾的GO相比，制備的GOS對(duì)硅橡膠復(fù)合材料表現(xiàn)出更強(qiáng)的力學(xué)補(bǔ)強(qiáng)效果，使室溫硫化硅橡膠的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度均得到顯著提升。當(dāng)GOS在室溫硫化硅橡膠中添加30wt%時(shí)，拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度分別可達(dá)1.51 MPa和4.09 kN/m，均達(dá)到相同添加份數(shù)下GO填充的硅橡膠的力學(xué)性能的2倍以上。同時(shí)，GOS/RTV SR顯現(xiàn)出優(yōu)異的粘接性能，對(duì)鋁片的粘接強(qiáng)度(1.63 MPa)比GO/RTV SR提高了3～4倍。

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