專利名稱：一種高耐熱多孔有機(jī)硅合金彈性體材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多孔有機(jī)硅固體材料，特別是一種耐熱性能和力學(xué)性能的優(yōu)異多孔有機(jī)硅固體材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上對(duì)于具有高耐熱溫度(T彡280°C)的多孔有機(jī)娃固體材料的需求與日俱增，但卻沒(méi)有相應(yīng)的產(chǎn)品與之對(duì)應(yīng)，所以對(duì)此類產(chǎn)品的研發(fā)迫在眉睫。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上少見(jiàn)高耐熱多孔有機(jī)硅固體材料，少量銷售且口碑較好的基本都是進(jìn)ロ產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率更少。為了提高多孔有機(jī)硅固體材料的耐熱溫度，有研究者提出通過(guò)加入助交聯(lián)劑和采用二次輻射交聯(lián)的方法，提高材料的硫化程度，進(jìn)而提高材料的耐熱溫度。中國(guó)專利CN101781464A公開(kāi)了ー種硅橡膠泡沫材料的制備方法。首先，該方法加入了助交聯(lián)劑在室 溫下發(fā)揮其交聯(lián)作用，提高材料的硫化程度，但采用的助交聯(lián)劑效果有限，無(wú)法真正保證材料硫化的充分進(jìn)行，在高溫下該材料極易因硫化不完全發(fā)生鏈段的降解，導(dǎo)致性能迅速劣化，不宣在高溫下使用。其次，該方法介紹的這種室溫硫化的硅橡膠泡沫材料，屬單一基體組分的材料，只能體現(xiàn)出硅橡膠的性能，不如合金基體組分的材料的綜合性能優(yōu)異，如其耐熱性和力學(xué)性能均不如合金基體組分的材料，不適于在高溫及要求高力學(xué)性能的環(huán)境下使用。為了提高多孔有機(jī)硅固體材料的開(kāi)孔率和耐熱溫度，有研究者提出加入交聯(lián)劑提高硫化來(lái)提高材料的硫化程度，進(jìn)而提高材料的耐熱溫度。中國(guó)專利CN102093718A公開(kāi)了ー種低密度、高開(kāi)孔率硅橡膠泡沫材料的制備方法。首先，該方法只是通過(guò)第二段發(fā)泡過(guò)程，提高了材料的發(fā)泡倍率，但在第二段發(fā)泡過(guò)程中未加入任何可提高硫化程度的助劑，故材料的硫化過(guò)程難以充分進(jìn)行，在高溫下該材料極易因硫化不完全發(fā)生鏈段的降解，導(dǎo)致性能迅速劣化，因此材料的耐熱性較低。其次，該方法g在介紹ー種開(kāi)孔型的硅橡膠泡沫材料，開(kāi)孔型材料耐水性差，故在有水介質(zhì)存在情況下材料性能也會(huì)迅速下降，不利于耐高溫性的實(shí)現(xiàn)。因此提出了ー種高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料及其制備方法，該方法解決了此類材料耐高溫性差、力學(xué)性能低、發(fā)泡倍率低、密度単一、開(kāi)孔材料耐介質(zhì)性差的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料(可在> 280°C下長(zhǎng)期使用)。該材料屬高性能聚合物軟質(zhì)多孔材料，具有低密度、高柔軟性、高延展性、高彈性、高孔隙度、良好的吸收機(jī)械震動(dòng)或沖擊及高頻減震的物理特性，在高溫下可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用且阻燃。其應(yīng)用領(lǐng)域涉及エ業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、軍事、建筑及日用品等，用做減震、阻尼、隔音和電絕緣的優(yōu)良材料。在航空航天方面用作航天器、火箭等的輕質(zhì)、耐高溫、抗?jié)癫牧?，也可作為推進(jìn)器、機(jī)翼和機(jī)艙的填充材料以及火箭壁的絕熱材料等。
本發(fā)明的另ー目的在于提供ー種高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料的制備方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，ー種高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料，由以下組份質(zhì)量百分比含量的原料制備而成合金組分ー40-50%;合金組分ニ20-30%;結(jié)構(gòu)控制劑0.5-1%;發(fā)泡劑2-6%;發(fā)泡助劑ト3%; 硫化劑1-4%;交聯(lián)劑0.5-1.5%;催化劑0.05-0.1%;補(bǔ)強(qiáng)劑15-25%。相應(yīng)地，本發(fā)明還給出了高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料的制備方法，包括下述步驟將上述質(zhì)量百分比的合金組分一、合金組分ニ、交聯(lián)劑、結(jié)構(gòu)控制劑、補(bǔ)強(qiáng)劑和催化劑進(jìn)行稱量，使用煉膠機(jī)充分混煉，使之形成均勻的混合相，再將混煉好的膠料停放2-4h ;后加入發(fā)泡劑、發(fā)泡助劑和硫化劑，使用煉膠機(jī)再進(jìn)行充分混煉；將混煉膠放入模具中，于壓機(jī)上進(jìn)行硫化發(fā)泡反應(yīng)，預(yù)發(fā)泡溫度為50-80°C，時(shí)間為2-6min，一段硫化溫度為120-160°C，時(shí)間為6-12min，ニ段交聯(lián)溫度為170_200°C，時(shí)間為5_10min。兩段反應(yīng)完成之后進(jìn)行冷卻脫模，取出物料。再進(jìn)行后處理，條件為80-120°C烘干O. 5-1小時(shí)，繼續(xù)升溫至140-160°C烘干O. 5-1小時(shí)，繼續(xù)升溫至170-180°C烘干1_2小時(shí)，繼續(xù)升溫至190_200°C烘干2-3h，即得高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料。該材料具有優(yōu)異的高耐熱性，可在280°C的高溫下連續(xù)使用。上述高耐熱多孔有機(jī)硅固體材料組分中，所述的合金組分ー為高溫硫化的甲基苯基こ烯基硅橡膠、三氟丙基甲基こ烯基硅橡膠、甲基こ烯基硅橡膠或氟硅橡膠。上述高耐熱多孔有機(jī)硅固體材料組分中，所述的合金組分ニ為含-Si-OH基團(tuán)的有機(jī)硅高分子、含-Si-CH=CH2基團(tuán)的有機(jī)硅高分子；所述含Si-OH基團(tuán)的有機(jī)硅高分子為甲基硅樹(shù)脂、α，ω-ニ羥基聚ニ甲基硅氧烷或酚醛改性硅樹(shù)脂；所述含Si-CH=CH2基團(tuán)的有機(jī)娃聞分子為甲基こ稀基MQ娃樹(shù)脂。上述高耐熱多孔有機(jī)硅固體材料組分中，所述的結(jié)構(gòu)控制劑為ニ苯基硅ニ醇或α
或ω-ニ羥基聚ニ甲基硅氧烷。上述高耐熱多孔有機(jī)硅固體材料組分中，所述的發(fā)泡劑為偶氮ニ甲酰胺、3，3’-ニ磺酰肼ニ苯砜、4，4’ -氧代雙苯磺酰肼、N，N-ニ亞硝基五次甲基四肢或?qū)妆交酋０被?。上述高耐熱多孔有機(jī)硅固體材料組分中，所述的發(fā)泡助劑為碳酸銨、季戊四醇、ニ堿式亞磷酸鉛中的任意ー種。上述高耐熱多孔有機(jī)硅固體材料組分中，所述的硫化劑為2，4_ ニ氯過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化苯甲?；蜻^(guò)氧化苯甲酸叔丁基。上述高耐熱多孔有機(jī)硅固體材料組分中，所述的交聯(lián)劑為三甲氨基甲基硅烷、甲
基(氫)ニ氯硅烷、三甲氧基氫硅烷、氯烴基改性聚硅氧烷、聚甲基氫硅氧烷或甲基苯こ炔基聚硅氧烷上述高耐熱多孔有機(jī)娃固體材料組分中，所述催化劑為Friedel-Crafts催化劑、季銨堿催化劑、膠體鎳催化劑或二月桂酸ニ丁基錫催化劑。上述高耐熱多孔有機(jī)硅固體材料組分中，所述的補(bǔ)強(qiáng)劑為有超細(xì)改性礦物粉體、氣相法白炭黑、納米碳酸I丐、石墨或こ炔炭黑。本發(fā)明區(qū)別于以往的多孔有機(jī)硅固體材料所使用的単一的硅橡膠基體，本發(fā)明具有下述特點(diǎn)⑴由于采用了合金組分ー材料，賦予了高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料良好的拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率和韌性。 ⑵由于采用了合金組分ニ材料，賦予了高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料優(yōu)異的耐熱性?？朔耸褂脜g一的硅橡膠基體所面臨的在高溫下易降解的缺點(diǎn)，從根本上保證了材料耐熱性的提聞。⑶由于采用了交聯(lián)劑，引入了交聯(lián)硫化機(jī)理，交聯(lián)劑與合金基體在催化劑和硫化劑的共同催化作用下，能夠使得基體在硫化的同時(shí)又發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，因此提高了硫化速率與硫化程度，最終建立起了分子級(jí)的全交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能保證材料在高溫下依然具有良好的力學(xué)性能；賦予了高耐熱多孔有機(jī)娃合金彈性體材料優(yōu)異的耐熱性。⑷由于采用了催化劑，保證了交聯(lián)劑與合金組分ー材料、合金組分ニ材料之間反應(yīng)的完全性，利于高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料耐熱性的提高。(5)由于采用了發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑組成的發(fā)泡體系，保證了泡體勻速、穩(wěn)定的增長(zhǎng)，賦予了高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料合適的膨脹倍率和孔徑。(6)引入預(yù)硫化エ藝，實(shí)現(xiàn)各組分的充分混合，保證高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料性能的均一性。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，下述實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，但并不用于限制本發(fā)明的實(shí)施范圍。除另有說(shuō)明，本發(fā)明下述所采用的原料加入量均為質(zhì)量百分比。以下結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例進(jìn)ー步說(shuō)明本發(fā)明的制備過(guò)程將質(zhì)量百分比的合金組分一、合金組分ニ、交聯(lián)劑、結(jié)構(gòu)控制劑、補(bǔ)強(qiáng)劑和催化劑進(jìn)行稱量，使用煉膠機(jī)充分混煉，使之形成均勻的混合相，再將混煉好的膠料停放2-4h ；后加入發(fā)泡劑、發(fā)泡助劑和硫化劑，使用煉膠機(jī)再進(jìn)行充分混煉；將混煉膠放入模具中，于壓機(jī)上進(jìn)行硫化發(fā)泡反應(yīng)，預(yù)發(fā)泡溫度為50-80°C，時(shí)間為2-6min，一段硫化溫度為120-160°C，時(shí)間為6-12min，ニ段交聯(lián)溫度為170_200°C，時(shí)間為5_10min。兩段反應(yīng)完成之后進(jìn)行冷卻脫模，取出物料。再進(jìn)行后處理，條件為80-120°C烘干O. 5-1小時(shí)，繼續(xù)升溫至140-160°C烘干O. 5-1小時(shí)，繼續(xù)升溫至170-180°C烘干1_2小時(shí)，繼續(xù)升溫至190_200°C烘干2-3h，即得高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料。該材料具有優(yōu)異的高耐熱性，可在280°C的高溫下連續(xù)使用。具體實(shí)施例見(jiàn)表I (各組份按照質(zhì)量百分比計(jì))表I具體實(shí)施例
權(quán)利要求
1.ー種高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料，其特征在于，該高耐熱多孔有機(jī)硅固體材料由以下質(zhì)量百分比含量的原料制備而成 合金組分ー40-50%; 合金組分ニ20-30% ； 結(jié)構(gòu)控制劑O. 5-1% ； 發(fā)泡劑2-6% ； 發(fā)泡助劑1-3% ； 硫化劑1-4% ； 交聯(lián)劑O. 5-1. 5% ； 催化劑O. 05-0. 1% ； 補(bǔ)強(qiáng)劑15-25% ； 所述合金組分ー為甲基苯基こ烯基硅橡膠、三氟丙基甲基こ烯基硅橡膠、甲基こ烯基硅橡膠或氟硅橡膠； 所述合金組分ニ為含Si-OH基團(tuán)的有機(jī)硅高分子或含Si-CH=CH2基團(tuán)的有機(jī)硅高分子; 所述含Si-OH基團(tuán)的有機(jī)硅高分子為甲基硅樹(shù)脂、α，ω-ニ羥基聚ニ甲基硅氧烷、甲基こ烯基MQ硅樹(shù)脂或酚醛改性硅樹(shù)脂； 所述含Si-CH=CH2基團(tuán)的有機(jī)硅高分子為甲基こ烯基MQ硅樹(shù)脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)控制劑為ニ苯基硅ニ醇或α或ω-ニ羥基聚ニ甲基硅氧烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料，其特征在于，所述發(fā)泡劑為偶氮ニ甲酰胺、3，3’ - ニ磺酰肼ニ苯砜、4，4’ -氧代雙苯磺酰肼、N，N-ニ亞硝基五次甲基四胺或?qū)妆交酋０被濉?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料，其特征在于，所述發(fā)泡助劑為碳酸銨、季戊四醇或ニ堿式亞磷酸鉛中的任意ー種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料，其特征在于，所述硫化劑為2，4- ニ氯過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化苯甲?；蜻^(guò)氧化苯甲酸叔丁基。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料，其特征在于，所述交聯(lián)劑為三甲氨基甲基硅烷、甲基(氫)ニ氯硅烷、三甲氧基氫硅烷、氯烴基改性聚硅氧烷、聚甲基氫硅氧烷或甲基苯こ炔基聚硅氧烷。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料，其特征在于，所述催化劑為Friedel-Crafts催化劑、季銨堿催化劑、膠體鎳催化劑或二月桂酸ニ丁基錫催化齊 。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料，其特征在于，所述補(bǔ)強(qiáng)劑為有超細(xì)改性礦物粉體、氣相法白炭黑、納米碳酸鈣、石墨或こ炔炭黒。
9.基于權(quán)利要求I所述的ー種高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 ⑴母膠的制備稱取質(zhì)量百分比為40-50%的合金組分一、20-30%的合金組分ニ、·O. 5-1. 5%的交聯(lián)劑、O. 5-1%的結(jié)構(gòu)控制劑、15-25%的補(bǔ)強(qiáng)劑和O. 05-0. 1%的催化劑，使用煉膠機(jī)充分混煉，使之形成均勻的混合相，再將混煉好的母膠停放2-4h ； ⑵混煉將母膠中加入質(zhì)量百分比為2-6%的發(fā)泡劑、1-3%的發(fā)泡助劑和1-4%的硫化齊IJ，使用煉膠機(jī)再混煉10_30min，得到混煉膠； ⑶硫化發(fā)泡將混煉膠放入已預(yù)熱至120-160°C的模具中，于壓機(jī)上進(jìn)行硫化發(fā)泡反應(yīng)，預(yù)發(fā)泡溫度為50-80°C，時(shí)間為2-6min，一段硫化溫度為120_160°C，時(shí)間為6_12min，ニ段交聯(lián)溫度為170-200°C，時(shí)間為5-10min ;兩段反應(yīng)完成之后進(jìn)行冷卻脫模，取出物料； ⑷后處理80-120°C烘干O. 5-1小時(shí)、繼續(xù)升溫至140-160°C烘干O. 5-1小時(shí)、繼續(xù)升溫至170-180°C烘干1-2小時(shí)、繼續(xù)升溫至190 — 200°C烘干2_3h，即得高耐熱多孔有機(jī)硅合金弾性體材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高耐熱多孔有機(jī)硅合金彈性體材料及其制備方法，包括⑴母膠制備稱取40-50%的合金組分一、20-30%的合金組分二、0.5-1.5%的交聯(lián)劑、0.5-1%的結(jié)構(gòu)控制劑、15-25%的補(bǔ)強(qiáng)劑和0.05-0.1%的催化劑，充分混煉，停放2-4h；⑵混煉將母膠中加入質(zhì)量百分比為2-6%的發(fā)泡劑、1-3%的發(fā)泡助劑和1-4%的硫化劑，混煉10-30min；⑶硫化發(fā)泡將混煉膠硫化發(fā)泡，兩段反應(yīng)之后冷卻脫模；⑷后處理經(jīng)三段烘干，即得高耐熱多孔有機(jī)硅合金彈性體材料。該材料屬高性能聚合物軟質(zhì)多孔材料，具有低密度、高柔軟性、高延展性、高彈性、高孔隙度、良好的吸收機(jī)械震動(dòng)或沖擊及高頻減震的物理特性，在高溫下可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用且阻燃，可廣泛適用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、軍事、建筑及日用品等領(lǐng)域的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C08L83/08GK102746674SQ20121026863
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者李穎 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)