MTMS改性硅溶胶结合浇注料硬化性能的响应面优化与分子动力学研究

【作者】 庞红星； 王周福； 刘浩； 马妍；

【机构】 武汉科技大学；

【摘要】 硅溶胶结合浇注料由于其硬化过程不可控,导致其硬化强度较低,影响了其服役性能。为了改善其硬化行为,在硅溶胶中引入甲基三甲氧基硅烷(MTMS)。并基于响应面法,采用硅溶胶结合浇注料的硬化强度与硬化时间为评价指标,研究了MTMS含量、反应温度、反应时间和养护温度对浇注料硬化性能的影响。优化结果表明,当MTMS含量为0.5%,反应温度为56℃,反应时间为4 h,养护温度为35℃时,浇注料硬化强度可达1.34 MPa,硬化时间为125 min。优化后的工艺参数显著提高了浇注料的硬化强度并缩短了硬化时间。进一步通过分子动力学模拟,从微观尺度阐明了MTMS增强硅溶胶结合浇注料硬化性能的机理:引入MTMS一方面其水化产物可与硅溶胶中的硅羟基形成-Si-O-Si-三维网状结构,另一方面在硅溶胶体系中形成了更多的氢键,加强了二氧化硅之间的相互作用,促进了-Si-O-Si-的形成,进而提升了硅溶胶结合浇注料的硬化性能。更多还原