智能抗沖擊材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種智能抗沖擊材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在市面上的減震緩沖防護材料主要依靠彈性體泡沫或相對較柔軟的可壓縮性材料作為能量吸收材料。而當(dāng)這種材料應(yīng)用于人體防護或精密儀器防護上主要存在的缺點是減震性能有限，在受到劇烈沖擊時，普通的防護材料并不能完全地將沖擊能量有效地耗散掉，依然會有很強的沖擊力作用在人體或設(shè)備上，會導(dǎo)致人體受傷或設(shè)備損壞；另一方面，目前所常用的橡膠發(fā)泡材料、聚氨酯發(fā)泡材料的使用溫度范圍有限，不適用于長期的高溫使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要提供一種能夠制備出減震效果較好的智能抗沖擊材料的方法。
[0004]此外，還提供一種智能抗沖擊材料。
[0005]—種智能抗沖擊材料的制備方法，包括如下步驟:
[0006]將硅橡膠生膠混煉均勻，得到第一混煉混合物；
[0007]在所述混煉混合物中加入發(fā)泡劑及脹流型凝膠，繼續(xù)混煉均勻，得到第二混煉混合物；
[0008]在所述第二混煉混合物中加入硫化劑，繼續(xù)混煉均勻，得到第三混煉混合物；
[0009]在130°C?200°C條件下，將所述第三混煉混合物硫化發(fā)泡，得到所述智能抗沖擊材料。
[0010]在一些實施例中，所述硅橡膠為二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基苯基硅橡膠、氟硅橡膠、腈硅橡膠、乙基硅橡膠、乙基苯撐硅橡膠中的至少一種。
[0011 ] 在一些實施例中，所述發(fā)泡劑為AC發(fā)泡劑或0BSH發(fā)泡劑。
[0012]在一些實施例中，所述脹流型凝膠通過下述方法制備:
[0013]將無機微納米粒子與硅氧烷類化合物混合均勻，得到混合物；
[0014]于40?150°C的溫度條件下，將所述混合物與硼類化合物進行混合交聯(lián)反應(yīng)
0.5?4h，得到剪切增稠凝膠；
[0015]將所述剪切增稠凝膠與添加劑混合，得到所述脹流型凝膠。
[0016]在一些實施例中，所述無機微納米粒子為Si02、Ti02、高嶺土、滑石粉、云母粉及蒙脫土中的最少一種，所述無機微納米粒子的粒徑范圍為50?900nm。
[0017]在一些實施例中，所述硅氧烷類化合物為二甲基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、乙基硅氧烷、含羥基硅氧烷、苯基硅氧烷、含氫硅氧烷、乙氧基硅氧烷中的最少一種。
[0018]在一些實施例中，所述無機微納米粒子與所述硅氧烷類化合物的質(zhì)量比為0.1?50:100o
[0019]在一些實施例中，所述硼類化合物為硼、氧化硼、原硼酸、偏硼酸、四硼酸、硼酸鹽、硼酸酯及硼酸酐中的至少一種；所述硼酸鹽為五硼酸二銨、十水合四硼酸鈉、五硼酸鉀、二硼酸鎂、單硼酸鈣中的至少一種；所述硼酸酯包括水解成硼酸的烷基、烯丙基硼酸酯/三有機基硼酸酯，包括硼酸三乙酯、硼酸三苯酯、硼酸三芐酯、硼酸三環(huán)己酯、硼酸三(甲基甲硅烷酯)，硼酸三叔丁酯，三烷氧基環(huán)硼氧烷中的至少一種。
[0020]在一些實施例中，所述硼類化合物中硼原子的數(shù)量與硅氧烷類化合物中活性基團的數(shù)量之比為:1:10?10:1 ;其中，娃氧燒類化合物中活性基團包括輕基、乙氧基、甲氧基、
羧基、活性氫、苯基中至少一種。
[0021]在一些實施例中，所述添加劑包括有機膨潤土、蓖麻油衍生物、氣相二氧化硅、聚酰胺蠟中至少一種，所述蓖麻油衍生物包括氫化蓖麻油、磺化蓖麻油、環(huán)氧化蓖麻油中至少一種。
[0022]在一些實施例中，所述添加劑與所述剪切增稠凝膠的質(zhì)量比為0.5%?20%之間。
[0023]在一些實施例中，所述硫化劑為DCP硫化劑或ΒΡ0硫化劑。
[0024]在一些實施例中，所述發(fā)泡劑占硅橡膠的質(zhì)量分數(shù)為0.5 %?10 %，脹流型凝膠占娃橡膠的質(zhì)量分數(shù)為1%?50%。
[0025]上述智能抗沖擊材料的制備方法操作簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。上述智能抗沖擊材料的制備方法，以硅橡膠發(fā)泡材料作為基體并添加發(fā)泡劑，以吸能凝膠作為填料，制備成為一種高緩沖性能的減震防護材料。吸能凝膠在受到?jīng)_擊作用時狀態(tài)會自發(fā)地從柔軟轉(zhuǎn)變成為堅硬，該過程中吸收能量，從而有效地起到防護作用，硅橡膠發(fā)泡材料作為結(jié)構(gòu)基體，在受到作用時，泡孔變形也能吸收一部分的沖擊能量，基體與填料同時作用起到減震緩沖的作用。
【附圖說明】
[0026]圖1為一實施方式的智能抗沖擊材料的制備方法的流程圖。
[0027]圖2為一實施方式的脹流型凝膠的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]下面主要結(jié)合附圖及具體實施例對智能抗沖擊材料及其制備方法作進一步詳細的說明。
[0029]如圖1所示，一實施方式的智能抗沖擊材料的制備方法，包括如下步驟:
[0030]步驟S10:將硅橡膠生膠混煉均勻，得到第一混煉混合物；
[0031]優(yōu)選地，所述硅橡膠為二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基苯基硅橡膠、氟硅橡膠、腈硅橡膠、乙基硅橡膠、乙基苯撐硅橡膠中的至少一種。
[0032]步驟S20:在所述混煉混合物中加入發(fā)泡劑及脹流型凝膠，繼續(xù)混煉均勻，得到第二混煉混合物；
[0033]優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑為AC發(fā)泡劑或0BSH發(fā)泡劑。
[0034]優(yōu)選地，如圖2所示，脹流型凝膠通過下述方法制備:
[0035]步驟S110:將無機微納米粒子與硅氧烷類化合物混合均勻，得到混合物；
[0036]其中，所述無機微納米粒子為Si02、Ti02、高嶺土、滑石粉、云母粉及蒙脫土中的最少一種，所述無機微納米粒子的粒徑范圍為50?900nm。
[0037]其中，所述硅氧烷類化合物為二甲基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、乙基硅氧烷、含羥基硅氧烷、苯基硅氧烷、含氫硅氧烷、乙氧基硅氧烷中的最少一種。
[0038]優(yōu)選地，所述無機微納米粒子與所述硅氧烷類化合物的質(zhì)量比為0.1%?50%:100%。
[0039]優(yōu)選地，所述無機微納米粒子與硅氧烷類化合物通過強力機械攪拌或超聲波混合均勻。所述攪拌的速度范圍為200?1000轉(zhuǎn)/分，超聲分散功率范圍為0.1?10kW。
[0040]優(yōu)選地，所述強力機械攪拌實現(xiàn)方式包括采用間歇混合設(shè)備和連續(xù)混合設(shè)備。間歇混合設(shè)備包括換罐混合器，雙行星式混合器，錐形螺桿混合器，帶式摻合器，雙臂或葉片式混合器等。連續(xù)混合設(shè)備包括單螺桿擠出機、雙螺桿和多螺桿擠出機，同向旋轉(zhuǎn)擠出機，雙螺桿逆向旋轉(zhuǎn)擠出機，兩段擠出機，雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混合器等。還可采用以上提及的混合設(shè)備兩種或兩種以上的組合。
[0041]步驟S120:于40?150°C的溫度條件下，將所述混合物與硼類化合物進行混合交聯(lián)反應(yīng)0.5?4h，得到剪切增稠凝膠；
[0042]其中，所述硼類化合物為硼、氧化硼、原硼酸、偏硼酸、四硼酸、硼酸鹽、硼酸酯及硼酸酐中的至少一種；所述硼酸鹽為五硼酸二銨、十水合四硼酸鈉、五硼酸鉀、二硼酸鎂、單硼酸鈣中的至少一種；所述硼酸酯包括水解成硼酸的烷基、烯丙基硼酸酯/三有機基硼酸酯，包括硼酸三乙酯、硼酸三苯酯、硼酸三芐酯、硼酸三環(huán)己酯、硼酸三(甲基甲硅烷酯)，硼酸三叔丁酯，三烷氧基環(huán)硼氧烷中的至少一種。
[0043]優(yōu)選地，所述硼類化合物中硼原子的數(shù)量與硅氧烷類化合物中活性基團的數(shù)量之比為1:10?10:1 ;其中，娃氧燒類化合物中活性基團包括輕基、乙氧基、甲氧基、羧基、活性氫、苯基中至少一種。
[0044]步驟S130:將所述剪切增稠凝膠與添加劑混合，得到所述智能抗沖擊材料。
[0045]其中，所述添加劑包括有機膨潤土、蓖麻油衍生物、改性聚脲化合物、聚烯烴微粒、
氣相二氧化硅、聚酰胺蠟中至少一種。
[0046]其中，所述添加劑與所述剪切增稠凝膠的質(zhì)量比為0.5%?20%之間。
[0047]可以理解，上述脹流型凝膠采用以無機微納米粒子與硅氧烷類化合物混合均勻，將得到的混合物與硼類化合物進行混合交聯(lián)反應(yīng)得到剪切增稠凝膠，再將所述剪切增稠凝膠與高分子基體復(fù)合，上述脹流型凝膠在受到?jīng)_擊作用時狀態(tài)會自發(fā)地從柔軟轉(zhuǎn)變成為堅硬，該過程中吸收能量，從而有效地起到防護作用。步驟S30:在所述第二混煉混合物中加入硫化劑，繼續(xù)混煉均勻，得到第三混煉混合物；
[0048]優(yōu)選地，所述硫化劑為DCP硫