有机聚硅氧烷作为特种橡胶,凭借其出色的耐高低温,耐老化,耐氧化,耐辐照等性能在各种领域的应用中起到了不可替代的作用。但在应用中由于聚硅氧烷的分子链之间的相互作用力较弱导致了其固有的缺点—一机械性能的不足。其机械强度远不如通用橡胶,即使在填料补强后仍与通用橡胶有较大差距。这一短板是限制硅橡胶应用的一个主要因素。因此提升硅橡胶的机械性能意义现实且重大。填料增强是最常用的硅橡胶补强方法添加。补强填料(如气相法白炭黑)对硅橡胶的机械强度的提升作用十分显著。即便如此,仍不足以与通用橡胶相比。想要进一步提升机械性性,从硅橡胶大分子本身着手进行相应改性十分必要。因为聚硅氧烷由硅氧硅主链组成,侧基通常为惰性的烷基取代基,分子间相互作用力弱。本文将新兴的弹性体补强概念—一牺牲键增强弹性体引入硅橡胶体系中。通过在聚硅氧烷的侧基上引入芳香酰胺基团来引入氢键、并以此增加分子链间的作用力,通过氢键构建一重可以在形变时优先于共价交联网络断裂并能不断再生的非共价键交联网络。在形变时优先断裂这重牺牲网络,进而起到释放受限的分子链、促进分子链取向、分散应力集中的作用,以期达到提升机械强度的目的。另一方面,同样具有较高的热稳定性的芳香酰胺基团也保证了共聚生胶的热稳定性能。本文对甲基苯基环硅氧烷(DnPh)进行化学修饰、通过硝化反应在苯环上引入硝基,继而还原并酰化使硝基转化成为酰胺基团。之后通过与八甲基环四硅氧烷(D4)和四乙烯基四甲基环四硅氧烷(D4ⅵ)进行碱催化开环聚合,制备出一系列不同芳香酸胺侧基含量的共聚硅橡胶生胶,并对其共聚产物的黏均分子量进行了表征。结果表明,大体积的芳香酰胺侧基的引入对聚合产物的分子量增长不利,共聚生胶的分子量会随芳香酰胺基团引入量的增加而降低,但仍然能起到明显的增强效果。以50份(phr)白炭黑为补强填料、双二五为硫化剂,将一系列共聚生胶制备成硫化胶并对其机械性能进行表征。测试结果表明,牺牲键对对硅橡胶的撕裂强度提升十分显著(共聚物硫化胶撕裂强度:54.37 N·mm-1,普通二甲基硅橡胶撕裂强度:15.55N·mm-1)。但由于大体积侧基的引入导致合成胶的分子量降低(共聚物生胶分子量:Mη= 599,651,普通二甲基硅橡胶生胶分子量:Mη=358,779),即便在高填料用量(50phr)的情况下,试样的拉伸性能并未获得明显提升且有小幅降低(共聚物硫化胶拉伸强度:9.56MPa,普通二甲基硅橡胶强度:10.31 MPa)。同时,惰性气体和空气环境下的热重分析结果皆表明,共聚生胶保持了硅橡胶优异的热稳定性,而空气中的稳定性更是优于普通的二甲基硅橡胶。在生胶分子量降低的情况下,高填料用量硫化胶的强度并未显著下降,而在低填料用量时(填料用量15 phr,共聚物硫化胶拉伸强度:1.40 MPa,普通二甲基硅橡胶强度:1.63 MPa)共聚物硫化胶的拉伸强度反而更强。而样品的撕裂强度相比对照组有显著的提高。根据这一结果本文提出以下设想:1.牺牲键对硅橡胶增强具有积极作用,但在高填料用量时(50phr)其表现受制于共聚生胶的分子量减小。在高填料用量的情形下,由分子量主导的填料补强作用比牺牲键的增强作用更加显著。2.撕裂强度是材料强度和裂纹尖端应力释放作用协同的结果。牺牲键含量达到足够多时便可以起到对裂纹尖端应力释放的作用。只有既能缓解应力集中又具有较高拉伸强度的硫化胶才能具有较高的撕裂强度。为验证以上猜想,实验中,通过对50phr填料的混炼胶进行动态应变扫描来分析混炼胶的Payne效应,并使用Karus模型和CCA模型对结果进行拟合和分析;通过溶胀法测试硫化胶的交联密度;对样品拉断面的形貌进行表征。上述三种分析表征手段所得结果都很好的契合了上述猜想。总体而言,共聚生胶在性能上展现出显著提升,因此可认为牺牲键是一种可行性较高的增强方式。另一方面,本文的猜想也为进一步完善通过牺牲键增强硅橡胶性能提出了优化方向,即进一步提高共聚分子量,以保证填料补强的效果也能发挥出来。