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聚硅氧烷材料具有优异的物理和化学性能,在烧蚀材料领域有着重要应用前景。本文以端羟基聚硅氧烷为基础聚合物,分别以白炭黑、碳酸钙和功能填料H为聚合物填料,制备聚硅氧烷基烧蚀材料;以三乙氧基硅基封端聚硅氧烷聚合物为基础聚合物,通过共聚改性,制备改性聚硅氧烷基烧蚀材料,并对两种烧蚀材料的烧蚀性能进行研究。用端羟基聚硅氧烷与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)进行端基反应,得到异氰酸酯基聚硅氧烷预聚物,然后用氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)与异氰酸酯基聚硅氧烷预聚物反应,制备三乙氧基硅基封端聚硅氧烷。通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)对产物进行表征,成功合成了三乙氧基硅基封端聚硅氧烷,符合预期结构;GPC数据表明所得到的三乙氧基硅基封端聚硅氧烷符合预期分子量;制备的产物本体黏度为9.42 Pa s(10 r/min,25℃)。以端羟基聚硅氧烷为基础聚合物,分别以白炭黑、碳酸钙和功能填料H为聚合物填料,制备聚硅氧烷基烧蚀材料。采用热重分析(TGA)、煤气-氧气火焰、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)等方法对制备的聚硅氧烷基烧蚀材料的力学性能、热稳定性能、烧蚀性能、烧蚀后的炭层结构进行表征。基于功能填料H和白炭黑,制备了烧蚀速率为7.44 mm/min,拉伸强度为2.56 MPa,伸长率为117%的聚硅氧烷基烧蚀材料。以功能填料H为填料制备的聚硅氧烷基可控烧蚀材料(CAPS-H)的热稳定性降低,CAPS-H热失重5%时温度为320℃(氮气氛),相比于不加功能填料H的纯聚硅氧烷烧蚀材料下降了 20℃。分别以白炭黑、碳酸钙、功能填料H为填料制备的聚硅氧烷基烧蚀材料,在煤气-氧气火焰温度960℃条件下,白炭黑和碳酸钙的加入均会降低聚硅氧烷基烧蚀材料的烧蚀速率。当碳酸钙作为填料时,制备的聚硅氧烷烧蚀材料CAPS-Ca的烧蚀速率下降明显,在添加量为40 phr时为3.12 mm/min,与纯聚硅氧烷烧蚀材料相比下降了 43%。当功能填料H作为填料时,所制备的聚硅氧烷基烧蚀材料的烧蚀速率加快,随着功能填料H添加量的增加呈现先增大后减小的趋势,当添加量为20phr时达到最大值11.88 mm/min,与纯聚硅氧烷烧蚀材料相比提高了 114%。白炭黑和碳酸钙为填料制备的聚硅氧烷基烧蚀材料经火焰烧蚀后,形成了含片层状或纤维状结构的炭层,覆盖在未烧蚀材料表面,起到隔热和阻挡火焰的作用;以功能填料H制备的聚硅氧烷基烧蚀材料烧蚀的炭层疏松,材料的烧蚀速率增加。基于三乙氧基硅基封端聚硅氧烷聚合物制备了改性聚硅氧烷基烧蚀材料,采用TGA、煤气-氧气火焰、XRD和FT-IR等方法对制备的聚硅氧烷基烧蚀材料的力学性能、热稳定性能、烧蚀性能、烧蚀后的炭层结构进行表征。随着改性剂比例的增加,所制备的改性聚硅氧烷基烧蚀材料的烧蚀速率呈现先增加后减小的趋势,当改性剂的加入量为10 wt%时,所制备的改性聚硅氧烷烧蚀材料的烧蚀速率达到最大值为10.0 mm/min,形成的炭层疏松多孔。改性聚硅氧烷烧蚀材料烧蚀速率受组份配方的影响大,白炭黑的加入会降低该烧蚀材料的烧蚀速率;研究的两种助剂能增加烧蚀材料的烧蚀速率;少量的改性剂增加烧蚀材料的烧蚀速率,增加改性剂则会降低该烧蚀材料的烧蚀速率。