一種彩色硅橡膠泡沫材料及其制備方法和用圖
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種彩色硅橡膠泡沫材料及其制備方法和用途，屬于高分子材料的制 備領域。
【背景技術】
[0002] 硅橡膠泡沫材料是將硅橡膠基料經過一定形式發泡后制成的高分子彈性多孔 材料，它將硅橡膠與泡沫材料的特性結為一體，不但具有耐高/低溫性能、電絕緣性能、 抗輻射性能、化學穩定性等，還具有高柔韌性、高彈性以及優良的耐高能沖擊和隔音隔熱 性能（來國橋，幸松民.有機硅產品合成工藝及應用.化學工業出版社，北京.2013. 吳文昊，宋宏濤，黃瑋等.硅橡膠泡沫材料輻照穩定性的初步理論探索.分子科學學 報，2014, 30:427-431.宋宏濤，黃瑋，吳文昊等.幾種硅橡膠次級鏈結構輻射穩定性的 理論研宄.計算機與應用化學，2015, 32:39-42.)，是理想的墊層、密封、減振、隔音、隔熱材 料，同時在武器裝備中也具有重要用途。
[0003] 根據硅橡膠的硫化交聯方式不同，可分為化學交聯法和輻射交聯法。化學交聯 法主要借助于過氧化物，如過氧己烷衍生物、過氧化二苯甲酰、過氧化二異丙苯等（五十 嵐實，小池義明.具有高開孔率的硅氧烷橡膠海綿.CN 101070431A，2007.姚偉，雷 衛華，陳立新，等.熱硫化硅橡膠發泡過程中硫化與發泡速度匹配的研宄.材料導 報，2013, 27:249-251.)，但其交聯的均勻性受過氧化物在膠料中分散狀態的影響，尤其是 對于發泡膠料，由于其傳熱性能較差，內部受熱慢于表層，以至于造成膠料的表層和內部交 聯程度不一致，材料體相密度不均勻，且表皮趨厚。借助于γ射線源（或電子束）進行輻 射交聯（劉道龍.一種閉孔型硅橡膠泡沫材料及其制備方法和用途.CN 1850908Α，2006.)， 不僅交聯均勻、生產效率高，而且控制方便、節能環保。
[0004] 硅橡膠材料的發泡方式主要有化學法和物理法兩種。化學發泡法主要是采 用在一定溫度下發生分解釋放出氣體的物質作為發泡劑或利用硅羥基（Si-OH)和硅 氫基（Si-H)發生反應放出氫氣的原理制備硅橡膠泡沫材料，雖然工藝較簡單，但難以 形成均勻細小的開孔結構，而且發泡過程中發泡與硫化速度的不易匹配，實驗結果不 易于重現(Akitomo H, Hamada M, Imaizumi T. Silicone rubber sponge composition used for automobile parts, etc. -comprises liquid silicone rubber composit ion,thermoplast ic silicone resin hollow particles and solvent. EP 826723, 1998. 張長生，石耀剛，羅世凱，等.化學發泡硅泡沫材料密度影響因素及性能研宄.化工新 型材料，2008, 36(1) :39-41.)。物理發泡法主要借助于水或溶析劑成孔（Ishida K，Nozoe T.Method for preparation of silicone foam. US 5614563,1997.趙棋，余鳳湄，蘆 艾.乳液法制備有機硅彈性體泡沫.化工新型材料，2012, 40:18-19.胡義，姚國萍.用物 理發泡劑制備韌性泡沫硅橡膠.有機硅材料，2000, 14:11-14.)，可制得泡孔較為均勻的泡 孔結構，從而具有很低的壓縮永久形變，且工藝易于重復。
[0005] 硅橡膠泡沫材料的顏色主要源自于過氧化物交聯劑或化學發泡劑，因此在長期使 用過程中會出現色澤變化、褪色等情況。采用輻射交聯配合溶析成孔法是一種制備彩色硅 橡膠泡沫材料的快捷方法，不僅所獲得的試樣泡孔均勻、色澤鮮亮、質地柔韌、性能優異，而 且工藝控制方便、節能環保、重現性好、生產效率高，同時由于制備過程中不使用過氧化物 交聯劑和化學發泡劑，因而試樣不存在色澤變化或褪色情況。目前，尚未有單位或者
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種彩色硅橡膠泡沫材料及其制備 方法用途，其特點是通過硅橡膠基料與補強劑、色母、成孔劑混煉并成型后，經γ射線一次 性完成交聯，然后通過洗脫除去溶析劑的方式成孔。該方法工藝控制方便、節能環保、重現 性好、生產效率高，所制備所得的彩色硅橡膠泡沫材料色澤鮮亮、質地柔韌、泡孔均勻、性能 優異，可用作填充定位、密封墊層、減震、隔音材料，在武器裝備中也具有重要用途。
[0007] 本發明的目的由以下技術措施實現，其中所述原料份數除特殊說明外，均為重量 份數。
[0008] 彩色硅橡膠泡沫材料的起始原料由以下組分制成：
[0009] 硅橡膠基料 100份， 補強劑 15~45份， 色母 0~0.2份， 結構控制劑 2~3份， 成孔劑 60~120份， 輻射敏化劑 3~5份。
[0010] 所述硅橡膠基料為市售甲基乙烯基硅橡膠，乙烯基含量0. 05~0. 15mol%。
[0011] 所述補強劑為沉淀法白炭黑或氣相法白炭黑。
[0012] 所述結構控制劑為分子量5萬~200萬、羥基含量13~15%的高分子羥基硅油或 分子量3萬~5萬、羥基含量10~11%的低分子羥基硅油。
[0013] 所述成孔劑為尿素，碳酸銨，氯化銨，或硝酸鉀中的任一種。
[0014] 所述輻射敏化劑為三烯丙基氰脲酸酯，三烯丙基異氰脲酸酯，二丙烯酸-1，6-己 二醇酯，或三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任一種。
[0015] 所述彩色硅橡膠泡沫材料，其特征在于色母為酞菁藍、酞菁綠、或永固亮紅中的任 一種。
[0016] 彩色硅橡膠泡沫材料的制備方法包括以下步驟：
[0017] (1)膠料混煉：將硅橡膠基料100份，補強劑15~45份，色母0~0. 2份，結構控 制劑2~3份，成孔劑60~120份，輻射敏化劑3~5份，使用雙輥開煉機在室溫下混煉 15~25分鐘，然后將經初步混煉的膠料靜儲24~48h，在室溫下返煉10~15min，室溫下 成型為片材或塊材；
[0018] (2)輻射交聯：將成型后的片材或塊材塑封后，在室溫下空氣中，置于6tlCoy輻射 場中進行輻射交聯，吸收劑量為30~70kGy，吸收劑量率100~170Gy. mirT1，使膠料一次性 完成交聯；
[0019] (3)溶析成孔：將經輻射交聯的樣品拆除塑封后，室溫純水浸泡30~50h，然后轉 入在溫度70~90°C水浴磁力攪拌或震蕩下浸泡40~70h，取出后在溫度70~90°C鼓風干 燥10~20h，隨后在溫度50~90°C真空干燥20~40h，獲得彩色硅橡膠泡沫材料。
[0020] 彩色硅橡膠泡沫材料用于填充定位、密封墊層、減震、隔音材料。
[0021] 結構表征與性能測試：
[0022] 1、按照GB/T 531. 1-2008,借助于A型邵氏硬度儀測試試樣的表面硬度；按照GB/ T 528-2009、GB/T 7757-2009、GB/T 7759-1996等，借助于電子萬能試驗機等測試試樣的拉 伸性能、斷裂伸長率、壓縮強度、永久壓縮形變等；分別采用索氏抽提法和平衡-溶脹平衡 法進行凝膠含量合交聯密度衡量，表征材料的硫化程度或交聯程度，結果詳見表1所示。
[0023] 結果表明：獲得的試樣質地柔韌（表面硬度22. 3~23. 9)、凝膠含量及交聯密 度適當（97. 55~98. 03 %，0.89X KT3~1. 17X10-3Iiiohg-1)、拉伸強度及斷裂伸長率高 (1. 21~I. 83MPa，267~365% )、壓縮強度適中（0. 10~0. 16MPa)、拉伸及壓縮永久形變 低（1. 18 ~2. 57%，3· 79 ~5. 01% )。
[0024] 2、采用通用型數碼相機和EV018型鎢燈絲電子掃描顯微鏡（SEM)對試樣進行形貌 分析，結果詳見圖1、圖2、圖3、圖4及圖5所示。
[0025] 結果表明：獲得試樣的直觀圖（數碼相機拍攝），以及表面和斷面的SEM圖譜， 可見試樣的泡孔結構為混合型，且泡孔均勻、局部形成相互貫通，孔徑細小、平均孔徑在 100 μπι級以下。
[0026] 本發明具有如下優點：
[0027] (1)本發明采用輻射交聯配合溶析成孔法，不僅交聯均勻、控制方便、節能環保，而 且工藝簡潔、重現性好、生產效率高。本發明在交聯階段采用輻射法，避免了采用過氧化物 硫化時體相交聯程度及密度不均勻、制品性能控制較為復雜、制備過程需要高溫、材料色澤 不穩定等問題。本發明在成孔階段采用溶析法，避免了采用化學發泡時需要協調硫化與發 泡速度的匹配、預交聯與二次交聯的劑量分配、殘留發泡劑對材料色澤的影響等問題。
[0028] (2)本發明所制備的彩色硅橡膠泡沫材料具有優良的綜合性能，泡孔均勻、色澤鮮 亮、質地柔韌、交聯密度及凝膠含量適當、拉伸強度及斷裂伸長率高、拉伸及壓縮永久形變 低。
[0029] (3)本發明為一類彩色硅橡膠泡沫材料快捷制備的優選方法，在此方法的基礎上， 可便于繼續進行中試研宄，為進一步研宄綜合性能優異的多用途彩色硅橡膠泡沫材料提供 了非常簡捷且重現性很好的技術路徑。
【附圖說明】
[0030] 圖1為白色硅橡膠泡沫材料試樣放置在白紙上的直觀圖；
[0031] 圖2為彩色娃橡膠泡沫材料試樣的表面形貌，掃描電鏡X200 ;
[0032] 圖3為彩色硅橡膠泡沫材料試樣的表面形貌，掃描電鏡X 1000 ;
[0033] 圖4為彩色娃橡膠泡沫材料試樣的表面形貌，掃描電鏡X200 ;
[0034] 圖5為彩色硅橡膠泡沫材料試樣的斷面形貌，掃描電鏡X 1000 ;
【具體實施方式】
[0035] 下面通過實施例對本發明進行具體的描述，有必要再此指出