硅橡膠及其制備方法與流程

本發明大致屬于高分子復合材料領域，尤其涉及一種高拉伸回彈性能硅橡膠及其制備方法。

背景技術：

硅橡膠作為一種性能優良的醫用高分子材料，無論是在橡膠行業還是在醫學領域都受到了專業人士的關注。其原因是，第一，用作橡膠醫用材料其技術含量高、成本低、附加值高、經濟效益十分可觀；第二，利用硅橡膠的醫用特性，既能解決醫術上不少難題，如也可使患者獲得滿意療效。但是在一些醫用領域，硅橡膠本身的力學性能很差，拉伸強度較低，無法滿足使用要求，所以一般的醫用硅橡膠都要通過一些改性或者填充填料。一般就是硅烷改性增強硅橡膠與基體的相容性達到增強力學性能的目的，還有就是添加白炭黑等增強填料進行改性。但是他們在增強力學強度的同時，回彈性能會大打折扣。不經過改性，醫用硅橡膠的拉伸回彈性能很差，達不到使用要求，經過改性的硅橡膠也同樣無法滿足需求，因為沒有合適的改性材料。

因此本領域內存在對于高拉伸回彈性能的硅橡膠的改善需求。

現有技術中所列明的技術內容僅代表發明人所掌握的技術，并不理所當然被認為是現有技術而用于評價本發明的新穎性和創造性。

技術實現要素：

本發明的目的是一種高拉伸回彈性能硅橡膠，以石墨烯為填料，制備石墨烯硅橡膠，會顯著的提高拉伸回彈性能。此石墨烯為低溫還原石墨烯，大大的保留了表面的含氧官能團，與橡膠的界面結合力較好；

本發明的另一目的是提供一種拉伸回彈性能硅橡膠。

為了實現上述目的，本發明公開如下技術方案。

本發明提供了一種硅橡膠，各組分按重量份計，包括：

第一硅橡膠20-150份；

第二硅橡膠100份；和

混合在第一硅橡膠和第二硅橡膠中的石墨烯0.1-1份，

其中所述第一硅橡膠不同于所述第二硅橡膠，所述石墨烯含量率為16.5-30wt％。

作為上述的硅橡膠的優選方案各組分按重量份計，包括：

第一硅橡膠100份；

第二硅橡膠100份；和

混合在第一硅橡膠和第二硅橡膠中的石墨烯0.6份，

所述石墨烯含量率為20wt％。。

根據本發明的一個方面，所述石墨烯是在100℃-300℃進行進行氧化還原制備的，優選還原30min-24h。

根據本發明的一個方面，所述第一硅橡膠包括二甲基、甲基、乙烯基有機硅共聚物，和/或所述第二硅橡膠包括二甲基、甲基有機硅共聚物與過氧化物。

本發明提供一種硅橡膠制備方法：包括：在第一硅橡膠中加入石墨烯混煉，得到物料a；在第二硅橡膠中加入石墨烯混煉，得到物料b；和將所述物料a與物料b混煉，其中所述第一硅橡膠不同于所述第二硅橡膠，所述石墨烯為采用低溫還原法制備的石墨烯。

根據本發明的一個方面，所述石墨烯是在100℃-300℃進行進行氧化還原制備的，優選還原30min-24h。

根據本發明的一個方面，所述在第一硅橡膠中加入石墨烯混煉的步驟中，所述第一硅橡膠與石墨烯的質量比為100:0.05-0.5，優選為100:0.3，所述在第二硅橡膠中加入石墨烯混煉的步驟中，所述第二硅橡膠與石墨烯的質量比為100:0.05-0.5，優選為100:0.3。

根據本發明的一個方面，所述在第一硅橡膠中加入石墨烯混煉的步驟中，在密煉機或開煉機中混煉10min-30min，優選20min，所述在第二硅橡膠中加入石墨烯混煉的步驟中，在密煉機或開煉機中混煉10min-30min，優選20min。

本發明還提供一種硅橡膠制備方法：包括：將第一硅橡膠與第二硅橡膠混煉；和向一硅橡膠和第二硅橡膠中加入石墨烯混煉，其中所述第一硅橡膠不同于所述第二硅橡膠，所述石墨烯為采用低溫還原法制備的石墨烯。

本發明還提供一種根據上述的方法制備的硅橡膠。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是本發明的硅橡膠的制備方法流程圖；和

圖2是拉伸測試數據。

具體實施方式

在下文中，僅簡單地描述了某些示例性實施例。正如本領域技術人員可認識到的那樣，在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，可以通過各種不同方式修改所描述的實施例。因此，附圖和描述被認為本質上是示例性的而非限制性的。

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

根據本發明的一個實施例，提供一種制備硅橡膠的方法100。通過該方法制備的硅橡膠具有高拉伸回彈性能。本發明的制備硅橡膠的方法100以石墨烯為填料，制備石墨烯硅橡膠，會顯著的提高拉伸回彈性能。此石墨烯為低溫還原石墨烯，大大的保留了表面的含氧官能團，與橡膠的界面結合力較好。經研究發現，在100-300℃還原溫度下還原30min-24h所得到的具有石墨烯片層表面的含氧官能團與與橡膠中的官能團進行化學鍵的結合，產生化學鍵的作用力最強，從而提高石墨烯與橡膠的結合。

本發明的方法100所使用的石墨烯為氧化石墨在低溫下進行加熱還原，去除部分含氧官能團,實現本發明所需要的石墨烯(氧含量最佳為20％)。而且是通過氧化石墨在低溫下進行還原(100℃-300℃)，還原時間為30min-24h。

如圖1所示，本發明的硅橡膠的制備方法100包括：101，在第一硅橡膠中加入石墨烯混煉；103，在第二硅橡膠中加入石墨烯混煉；105，將第一硅橡膠與第二硅橡膠混煉。下面通過具體的實例描述步驟101-105。其中第一硅橡膠與第二硅橡膠組分不同。

在步驟101，例如使用密煉機或開煉機，升溫至70-100℃，優選90℃。稱取a組分硅橡膠：石墨烯＝100:0.05-0.5質量比的物料，優選100:0.3，然后在密煉機或開煉機中進行混煉，混煉時間為10min-30min，優選20min，備用。a組分硅橡膠的主要成分例如為二甲基、甲基、乙烯基有機硅共聚物組成。a組分硅橡膠中也可以加入一些助劑，如硅烷偶聯劑，分散劑之類。

在步驟103，稱取b組分硅橡膠：石墨烯＝100:0.05-0.5質量比的物料，優選100:0.3，然后在密煉機或開煉機中進行混煉，混煉時間為10min-30min，優選20min，備用。b組分硅橡膠主要成分為二甲基、甲基有機硅共聚物與過氧化物組成。

在步驟105，將a、b組分按照0.2-1.5:1的質量比進行稱料，優選1:1，使用密煉機或開煉機在100℃下進行煉10min,使硅橡膠進行充分固化。使用固化后的硅橡膠制備出一定形狀的橡膠圈，從而進行拉伸回彈性能測試。

上述工藝，ab兩組分先各自與石墨烯進行混煉，然后將兩組分進行混煉，該工藝中存在著石墨烯的二次分散過程。從而提高石墨烯在基體里的分散，最終提高復合材料的力學性能。b組分中含有固化劑成分，本發明方法避免了提前固化致使石墨烯難以分散的問題。

本發明中，在不添加任何其他改性劑或助劑的情況下，只添加低填充量的石墨烯，使硅橡膠的拉伸回彈性能大大提升。圖2示出了拉伸力測試數據。通過圖2可以得出如下結論，通過添加石墨烯，硅橡膠的拉伸回彈率由原來的1000％提高到1200％，拉伸強度提高了200％。

下面通過具體的實例來描述本發明的方法100。

實例一

密煉機加熱至90℃，稱取1000g的a組分硅橡膠、3g的石墨烯，加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉，20min后取出備用。然后稱取1000gb組分硅橡膠、3g石墨烯，加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉，20min后取出。將密煉機溫度升溫至100℃，然后將a組分硅橡膠與b組分硅橡膠加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉,10min后取出，然后通過成型工藝制備出橡膠圈，測試拉伸回彈性能。混合好的a、b雙組份硅橡膠即為高拉伸回彈性能醫用硅橡膠。

實例二

開煉機加熱至90℃，稱取1000g的a組分硅橡膠、3g的石墨烯，加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉，20min后取出備用。然后稱取1000gb組分硅橡膠、3g石墨烯，加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉，20min后取出。將密煉機溫度升溫至100℃，然后將a組分硅橡膠與b組分硅橡膠加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉,10min后取出，然后通過成型工藝制備出橡膠圈，測試拉伸回彈性能。混合好的a、b雙組份硅橡膠即為高拉伸回彈性能醫用硅橡膠。

實例三

密煉機加熱至90℃，稱取1000g的a組分硅橡膠、5g的石墨烯，加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉，20min后取出備用。然后稱取1000gb組分硅橡膠、5g石墨烯，加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉，20min后取出。將密煉機溫度升溫至100℃，然后將a組分硅橡膠與b組分硅橡膠加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉,10min后取出，然后通過成型工藝制備出橡膠圈，測試拉伸回彈性能。混合好的a、b雙組份硅橡膠即為高拉伸回彈性能醫用硅橡膠。

實例四

密煉機加熱至90℃，稱取1000g的a組分硅橡膠、0.5g的石墨烯，加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉，20min后取出備用。然后稱取1000gb組分硅橡膠、0.5g石墨烯，加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉，20min后取出。將密煉機溫度升溫至100℃，然后將a組分硅橡膠與b組分硅橡膠加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉,10min后取出，然后通過成型工藝制備出橡膠圈，測試拉伸回彈性能。混合好的a、b雙組份硅橡膠即為高拉伸回彈性能醫用硅橡膠。

實例五

密煉機加熱至90℃，稱取1000g的a組分硅橡膠、5g的石墨烯，加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉，30min后取出備用。然后稱取1000gb組分硅橡膠、5g石墨烯，加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉，30min后取出。將密煉機溫度升溫至100℃，然后將a組分硅橡膠與b組分硅橡膠加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉,10min后取出，然后通過成型工藝制備出橡膠圈，測試拉伸回彈性能。混合好的a、b雙組份硅橡膠即為高拉伸回彈性能醫用硅橡膠。

實例六

密煉機加熱至90℃，稱取1000g的a組分硅橡膠、5g的石墨烯，加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉，10min后取出備用。然后稱取1000gb組分硅橡膠、5g石墨烯，加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉，10min后取出。將密煉機溫度升溫至100℃，然后將a組分硅橡膠與b組分硅橡膠加入進溫度恒定的密煉機中進行混煉,10min后取出，然后通過成型工藝制備出橡膠圈，測試拉伸回彈性能。混合好的a、b雙組份硅橡膠即為高拉伸回彈性能醫用硅橡膠。

圖2示出了拉伸力測試數據。通過圖2可以得出如下結論，通過添加石墨烯，硅橡膠的拉伸回彈率由原來的1000％提高到1200％，拉伸強度提高了200％。

根據本發明的另一個實施方式，還提供一種通過上述方法100制備的硅橡膠。

根據本發明的另一個實施方式，提供一種硅橡膠。所述硅橡膠包括：第一組分硅橡膠，第二組分硅橡膠，和石墨烯。其中所述第一組分硅橡膠不同于第二組分硅橡膠。第一組分硅橡膠的主要成分例如為二甲基、甲基、乙烯基有機硅共聚物組成。第二組分硅橡膠主要成分為二甲基、甲基有機硅共聚物與過氧化物組成。其中所述石墨烯為氧化還原法制備的，而且是通過氧化石墨在低溫下進行還原(100℃-300℃)，還原時間為30min-24h。

最后應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。