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以耐高温有机硅胶粘剂为研究方向,从富含Si-H基团的液态低分子聚硅烷出发,通过向分子主链中引入环状硅氧烷,合成了含乙烯基团、具有优异耐温性能与粘接性能的先驱体聚合物V-PMS。通过添加单相或复相填料,控制胶粘剂热处理过程中的热解失重及体积收缩,提高粘接层的致密性及其与被粘材料的界面结合强度,制备了在空气和氮气气氛下具有优异耐温性能与粘接性能的有机硅胶粘剂。选择聚甲基硅烷(PMS)和四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D4Vi)为原料,通过改变原料配比、控制聚合程度,合成了室温为液态,可直接用于胶接的先驱体聚合物V-PMS。最佳合成工艺条件为:原料质量比PMS:D4Vi=1:1,反应温度为120℃,保温时间为3h。该技术路径方法简单,过程易控、价格低廉,所得产物性能优异,适用于批量制备耐高温有机胶粘剂。采用元素分析、GPC、FTIR、NMR、TG、粘度测试等多种手段对V-PMS进行了表征。所合成的V-PMS的主链结构以环四硅氧烷、Si-C、Si-Si键为主,侧基为甲基、乙烯基和氢。其中,Si-H和CH=CH2活性基团的存在使V-PMS易交联固化,形成高交联密度的网状聚合物,提高了聚合物的热稳定性能及陶瓷产率。该聚合物空气和惰性气氛中1200℃处理后的陶瓷产率分别为90.8wt%和81.0wt%。V-PMS具有优异的固化性能,在空气中100℃处理18h、150℃处理8h或200℃处理2h可充分交联固化。V-PMS的固化主要基于乙烯基与Si-H基团的加成反应及Si-H的氧化交联反应。采用V-PMS粘接了Si C陶瓷,粘接接头在三种固化条件下处理后的剪切强度分别为14.6MPa、17.3MPa、20.1MPa。研究了V-PMS的耐温性能。V-PMS粘接Si C接头在空气中400℃、600℃、800℃、1000℃、1200℃处理后的室温剪切强度分别为19.6MPa、3.5MPa、7.6MPa、30.9MPa、14.8MPa。氮气气氛下在相应温度处理后的室温剪切强度分别为22.2MPa、12.7MPa、11.9MPa、34.5MPa、29.9MPa。在400℃~800℃阶段,V-PMS热解放出较多小分子气体,粘接层体积收缩明显,出现较多裂纹孔洞,接头强度较差。提升该阶段粘接层的致密性及其与被粘材料的界面结合强度是提升胶粘剂性能的关键。通过加入B4C粉,制备了胶粘剂V-PMS+B4C(VP-B)。B4C的粒径与用量对胶粘剂的性能影响较大,B4C粒径越小,对V-PMS的改性效果越好,较好的胶粘剂配方为质量比V-PMS:B4C=100:40。VP-B胶粘接的Si C接头在空气中200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃、1200℃处理后的室温剪切强度分别为17.8MPa、18.9MPa、7.3MPa、52.1MPa、62.4MPa、67.5MPa。B4C与氧化性气氛在高温下发生反应生成氧化硼,氧化硼熔体优异的熔融流动性可有效修复粘接层热处理过程中产生的裂纹孔洞,提高粘接层的致密性,而氧化硼熔体与陶瓷材料良好的化学相容性显著提高了界面结合强度。VP-B粘接的Si C接头在空气中200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的高温剪切强度分别为12.5MPa、6.8MPa、4.2MPa、6.6MPa、8.3MPa。氮气气氛下,B4C粉作为一种惰性填料,可减小胶粘剂热处理时的体积收缩。VP-B粘接的Si C接头在氮气中200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃、1200℃处理后的室温剪切强度分别为17.8MPa、15.7MPa、16.0MPa、12.9MPa、18.9MPa、22.8MPa。采用低熔点玻璃粉为第二相填料,制备了胶粘剂V-PMS+B4C+glass(VP-BG),较好的胶粘剂配方为质量比V-PMS:B4C:glass=100:40:30。玻璃粉的引入成功改善了胶粘剂600℃~800℃热处理阶段的粘接性能,但降低了胶粘剂空气气氛下的高温粘接强度。VP-BG粘接的Si C接头在空气中200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的高温剪切强度分别为8.9MPa、7.9MPa、6.7MPa、11.3MPa、5.7MPa。在氮气下,玻璃粉的改性效果更好,高温时,玻璃粉完全熔融,对粘接层热处理过程中的缺陷进行了修复,并提高了粘接层与底材的界面结合强度。VP-BG粘接的Si C接头在氮气中200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃、1200℃处理后的室温剪切强度分别为17.0MPa、17.1MPa、16.7MPa、21.5MPa、24.3MPa、25.3MPa。选择纳米二氧化硅为第二相填料,制备了胶粘剂V-PMS+B4C+Si O2(VP-BS),较好的胶粘剂配方为质量比V-PMS:B4C:Si O2=100:40:10。VP-BS粘接的Si C接头在空气中200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃、1200℃处理后的室温剪切强度分别为18.1MPa、19.2MPa、15.2MPa、48.8MPa、55.7MPa、61.5MPa。纳米二氧化硅在减少胶粘剂的体积收缩上更为高效,它还可以降低碳化硼的氧化温度,提高胶粘剂空气中600℃处理后的粘接性能。此外,纳米二氧化硅与氧化硼发生反应,形成耐温性能更好的硼硅酸玻璃,进一步提高了胶粘剂的高温性能。VP-BS粘接的Si C接头在空气中200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的高温剪切强度分别达到7.6MPa、10.1MPa、8.7MPa、7.7MPa、8.4MPa。采用性能较好的VP-BG、VP-BS粘接了氧化铝陶瓷、Cf/Si C复合材料及非结构材料。VP-BG和VP-BS在空气气氛下均可实现对氧化铝陶瓷、Cf/Si C复合材料的高温粘接,所得接头具有优异的粘接强度,800℃以上温度处理后接头发生混合破坏。在氮气气氛下,热处理后接头的强度比空气中低。此外,VP-BG可实现对气凝胶隔热复合材料与钛合金、相变吸热材料之间的粘接,所得粘接样品具有良好的粘接性能与耐温性能,有望在高温隔热材料构件上获得应用。