一種復(fù)合增強(qiáng)型高柔性微孔化硅橡膠泡沫材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合增強(qiáng)型高柔性微孔化硅橡膠泡沫 材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 硅橡膠泡沫材料是將硅橡膠基料經(jīng)過一定形式發(fā)泡或成孔后制成的彈性多孔 材料，它將硅橡膠與泡沫材料的特性融為一體，不但具有耐寬溫域性能、電絕緣性能、抗 輻射性能、化學(xué)穩(wěn)定性等，還具有高柔韌性、高彈性以及優(yōu)良的耐高能沖擊和隔音隔熱性 能（幸松民，王一璐.有機(jī)硅合成工藝及產(chǎn)品應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社，北京.2000.吳 文昊，宋宏濤，黃瑋，等.硅橡膠泡沫材料輻照穩(wěn)定性的初步理論探索.分子科學(xué)學(xué) 報(bào)，2014, 30:427-431.)，是理想的墊層、密封、減振、隔音材料，同時(shí)在武器裝備中也具有重 要用途。
[0003] 可用于補(bǔ)強(qiáng)硅橡膠的填料，有白炭黑（胡文謙，賈曉龍，李剛，等.氣相白炭 黑的比表面積與表面特性對(duì)硅橡膠補(bǔ)強(qiáng)效果的影響.彈性體，2011，21 (2) :57-60.)、碳 納米管（Hu H Q, Zhao L, Liu J Q, et al. Enhanced dispersion of carbon nanotube in silicone rubber assisted by graphere.Polymer, 2012, 53:3378-3385·)、礦物粉 (ffu J H, Shen Z, Hu D H, et al.Study on bound rubber in silicone rubber filled with modified ultrafine mineral power. Rubber Chem Technol, 2000, 73(I):19-24.)、 玻璃微珠 （Gao J, Wang J B, Xu H Y,et al. Preparation and properties ofhollow glass bead filled silicone rubber foams with lowthermal conductivity. Mater Des, 2013, 46:491-496.)、短切纖維（欒貽浩.基體結(jié)構(gòu)與短纖維對(duì)硅橡膠耐燒蝕絕熱 材料性能的影響.化工新型材料，2013, 41 (7) :145-148.)等。但硅橡膠泡沫材料用 補(bǔ)強(qiáng)填料依然主要是白炭黑，例如專利文獻(xiàn)CN1884378A "一種開孔型硅橡膠泡沫材料 及其制備方法和用途"、專利文獻(xiàn)CNlO 1781464A "一種硅橡膠泡沫材料的制備方法"、 專利文獻(xiàn)CN102093718B "一種低密度、高開孔率硅橡膠泡沫材料的制備方法"、申請(qǐng)?zhí)?為201510180719. 2的專利文獻(xiàn)"一種耐高溫型硅橡膠泡沫材料及其制備方法"和申請(qǐng) 號(hào)為201510180679. 1的專利文獻(xiàn)"一種混合型泡孔結(jié)構(gòu)的硅橡膠微孔化泡沫材料及其 制備方法"，盡管隨著白炭黑用量的增加，硅橡膠泡沫的拉伸強(qiáng)度會(huì)顯著提高（陳美華， 趙祺，羅世凱，等.白炭黑對(duì)RTV硅橡膠泡沫材料流變性性能和力學(xué)性能的研宄.彈 性體，2011，21 (4): 15-19.)，但隨之而來是材料硬化、回彈性降低等。例如申請(qǐng)?zhí)枮?201510180719. 2的專利文獻(xiàn)"一種耐高溫型硅橡膠泡沫材料及其制備方法"和申請(qǐng)?zhí)枮?201510180679. 1的專利文獻(xiàn)"一種混合型泡孔結(jié)構(gòu)的硅橡膠微孔化泡沫材料及其制備方 法"中得到的泡沫材料的邵氏硬度分別為19. 5~23. 5和20. 03~30. 56,壓縮永久變形 (50%，23°C X22h，％ )分別為3. 29~5. 52%和2. 86~3. 81%，說明制備的材料質(zhì)地較 硬、材料的回彈性較低，并且上述方法制備的泡沫材料的耐磨性較差，此外，現(xiàn)有硅橡膠泡 沫材料的制備方法，如上述兩篇專利文獻(xiàn)中，溶析成孔和干燥的步驟繁瑣，均需要兩次才能 完成。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 作為各種廣泛且細(xì)致的研宄和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在制備硅 橡膠泡沫材料中采用白炭黑和碳纖維復(fù)合的補(bǔ)強(qiáng)劑，并同時(shí)添加其他功能性添加劑，所獲 得的泡沫材料質(zhì)地柔軟、泡孔細(xì)小、耐磨性能優(yōu)異，同時(shí)采用的硅橡膠泡沫材料的制備工藝 便捷、節(jié)能環(huán)保、重現(xiàn)性好、生產(chǎn)效率高?；谶@種發(fā)現(xiàn)，完成了本發(fā)明。
[0005] 本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu) 點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種復(fù)合增強(qiáng)型高柔性微孔化硅橡膠泡沫材料，其質(zhì) 地柔軟、泡孔細(xì)小、耐磨性能優(yōu)異、交聯(lián)密度及凝膠含量適當(dāng)、拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率高、回 彈性良好，能夠用于填充定位、密封墊層、緩沖減震和隔音材料領(lǐng)域。
[0007] 本發(fā)明還有一個(gè)目的是通過一次性輻射交聯(lián)和一次性低溫溶析成孔的方法，提高 硅橡膠泡沫材料的生產(chǎn)效率，并以此獲得結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能更優(yōu)的高柔性硅橡膠泡沫材料。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種復(fù)合增強(qiáng)型高柔性微孔 化硅橡膠泡沫材料，所述硅橡膠泡沫材料的配方組成按重量計(jì)為：硅橡膠基料100份、補(bǔ)強(qiáng) 劑10~25份、增粘劑1~2份、結(jié)構(gòu)控制劑2~3份、成孔劑80~100份、輻射敏化劑0~ 3份、功能性添加劑1~3份。
[0009] 優(yōu)選的是，其中，所述硅橡膠泡沫材料的配方組成按重量計(jì)為：硅橡膠基料100 份、補(bǔ)強(qiáng)劑20份、增粘劑1. 5份、結(jié)構(gòu)控制劑2份、成孔劑85份、輻射敏化劑1份、功能性添 加劑2份。
[0010] 優(yōu)選的是，其中，所述硅橡膠泡沫材料的孔徑在IOOym以下、交聯(lián)密度0.38~ 0· 90X l(T3mol· g'凝膠含量97. 11~97. 75%、邵氏硬度5. 5~15. 5、拉伸強(qiáng)度為0· 35~ 0. 66MPa、斷裂伸長(zhǎng)率125~336 %、拉伸永久變形0. 68~2. 47 %、壓縮強(qiáng)度58. 2~ 106. 3kPa、壓縮模量20. 01~21. OIMPa、壓縮永久變形3. 41~4. 86%。
[0011] 優(yōu)選的是，其中，所述硅橡膠基料為甲基乙烯基硅橡膠；所述補(bǔ)強(qiáng)劑為沉淀法白炭 黑、氣相法白炭黑中的任意一種與碳纖維的混合；所述增粘劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550、硅烷偶 聯(lián)劑KH560、鈦酸酯CB-401、鈦酸酯CB311W中的任意一種；所述結(jié)構(gòu)控制劑為六甲基二硅 氮烷、環(huán)狀三硅氨烷、聚硅氧烷、羥基硅油中的任意一種；所述成孔劑為碳酸銨、氯化銨中的 任意一種；所述輻射敏化劑為二丙烯酸-1，6-己二醇酯；所述功能性添加劑為抗菌劑、阻燃 劑、抗氧劑中的一種或幾種的組合。
[0012] 優(yōu)選的是，其中，所述甲基乙烯基娃橡膠中乙烯基含量為0. 1~0. 12mol%。
[0013] 優(yōu)選的是，其中，所述碳酸銨和氯化銨使用前進(jìn)行研磨，得到粒度為100~300 μπι 的顆粒。
[0014] 優(yōu)選的是，其中，所述補(bǔ)強(qiáng)劑中沉淀法白炭黑與碳纖維混合的重量比為1~3:1~ 3,氣相法白炭黑與碳纖維混合的重量比為1~3:1~3。
[0015] 優(yōu)選的是，其中，所述補(bǔ)強(qiáng)劑中碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、粘膠 基碳纖維、酚醛基碳纖維中的一種或幾種的組合；所述碳纖維的單纖長(zhǎng)度小于20_。
[0016] 優(yōu)選的是，其中，所述抗菌劑為甲殼素、氧化鋅、氧化銅中的任意一種；所述阻燃劑 為氫氧化鎂、氫氧化鋁中的任意一種；抗氧劑為二氫喹啉、季戊四醇、硫脲中的任意一種。
[0017] 本發(fā)明的目的還可以進(jìn)一步由一種制備復(fù)合增強(qiáng)型高柔性微孔化硅橡膠泡沫材 料的方法來實(shí)現(xiàn)，該方法包括以下步驟：
[0018] 步驟一、按重量份，將硅橡膠基料加入雙輥開煉機(jī)內(nèi)，在40~60°C下塑煉2~5分 鐘，然后加入補(bǔ)強(qiáng)劑、增粘劑、結(jié)構(gòu)控制劑，混煉2~5分鐘，再加入成孔劑、輻射敏化劑、功 能性添加劑，繼續(xù)混煉2~5分鐘，得到膠料，然后將經(jīng)初步混煉的膠料靜儲(chǔ)30~40小時(shí)， 之后再次在40~60°C下將膠料返煉5~8分鐘，在室溫下，將混煉完成的膠料在壓片機(jī)上 模壓成型為片材或塊材；所述雙棍開煉機(jī)