CN101787213A - 晶须硫酸钙改性的硅橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶须硫酸钙改性的硅橡胶复合材料及其制备方法，组分和重量份为：甲组分98～100份，乙组分2～5份，催化剂0.1～0.2份，晶须硫酸钙5～15份，硅烷偶联剂0.05～0.45份。甲组份为二羟基聚二甲基硅氧烷；乙组份为正硅酸乙酯，催化剂为二月桂酸二丁基锡。本发明采用价格便宜的有机改性晶须硫酸钙作为硅橡胶的补强材料，大大增加其化学反应的接触面及活性，产品的拉伸强度、断裂伸长率、热稳定性能等都得到提高，其应用前景十分广阔。

Description

晶须硫酸钙改性的硅橡胶复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性硅橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

硅橡胶具有优异的耐热性、耐寒性和电绝缘性能，广泛应用于电绝缘制品和密封制品等。硅橡胶可以制作很多模型制品，如各种O型圈、垫片、皮碗、油封、活门、减震器及膜片等。由于硅橡胶具有生理惰性、无毒，与其他材料无粘着能力，并能经受多次蒸煮消毒的特点，广泛用于医疗卫生和食品工业方面，如人造心脏瓣膜、人造喉、人造血管、奶嘴和药瓶塞等。作为各种电子管或电气元件的涂层、密封，具有防潮、避尘、防震以及改进电性能的效果。

现在比较成功地制备高强度硅橡胶的方法有：①采用处理过的白炭黑，例如用六甲基二硅氮烷处理的4^#气相法白炭黑，即高抗撕白炭黑(或称高补强白炭黑)，撕裂强度可达40～50kN/m。②在乙烯基硅橡胶中加入高乙烯基含量的低相对分子质量聚硅氧烷(俗称C胶)，以4^#白炭黑为补强剂、硅氮烷为结构控制剂，可以将撕裂强度提高到50～60kN/m。

硅橡胶主要使用气相法白炭黑来增强，但这种白炭黑价格较贵，国产价格为6-10万元/吨，进口价格为10-30万元/吨；而且因为它的粒径非常小(20-100nm)，易聚集成团，不易均匀分散在生胶中，操作时也容易被吸入人体，对操作者身体健康影响很大，易造成“硅肺”。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶须硫酸钙改性的硅橡胶复合材料及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明的晶须硫酸钙改性的硅橡胶复合材料的组分和重量份为：

甲组分        98～100份

乙组分        2～5份

催化剂        0.1～0.2份

晶须硫酸钙    5～15份

硅烷偶联剂    0.05～0.45份

甲组份为二羟基聚二甲基硅氧烷，可采用商业化的产品，如蓝星有机硅(上海)有限公司生产的牌号为PC-2的产品；

乙组份为正硅酸乙酯，可采用商业化的产品，如蓝星有机硅(上海)有限公司生产的牌号为PC-2的产品；

催化剂为二月桂酸二丁基锡；

所述晶须硫酸钙为无水硫酸钙的纤维状单晶体，白色疏松针状物，具有完善的结构、完整的外形、特定的横截面、稳定的尺寸，其平均长径比一般为20～50μm。具有颗粒状填料的细度、短纤维填料的长径比、耐高温、耐酸碱性、抗化学腐蚀、韧性好、电绝缘性好、强度高、易进行表面处理，能够均匀分散，pH值接近中性。可采用商业化产品，如云峰集团提供的牌号为JX-B的产品；

所述硅烷偶联剂优选氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，例如上海沸点化工有限公司生产的牌号为KH550，KH560，或KH570的产品；

本发明的硅橡胶/改性晶须硫酸钙复合材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将晶须硫酸钙和硅烷偶联剂与分散剂混合，20～30℃搅拌30～50分钟，加热至60～80℃，搅拌30～50分钟，取出，干燥，获得改性晶须硫酸钙；

所述分散剂为重量浓度40～60％的乙醇水溶液；

所述硅烷偶联剂用量为晶须硫酸钙重量用量的1～3％；

分散剂与晶须硫酸钙的重量比为：分散剂∶晶须硫酸钙＝1∶1～2；

(2)将改性后的晶须硫酸钙加入到甲组分中，30～40℃搅拌10～30分钟，再加入乙组分和催化剂，60～80℃搅拌20～40分钟，室温真空脱气，即获得所述的晶须硫酸钙改性的硅橡胶复合材料。

本发明采用价格便宜的有机改性晶须硫酸钙作为硅橡胶的补强材料，由于晶须硫酸钙经改性后均匀分散在硅橡胶基体中，大大增加其化学反应的接触面及活性，使用改性晶须硫酸钙后，产品的拉伸强度、断裂伸长率、热稳定性能等都得到提高，可赋予材料许多采用其它补强填充剂难以达到的优良性能，加工性能优良，制备工艺经济实用，物理力学性能优异，这些特点对硅橡胶/改性晶须硫酸钙复合材料的实用化具有重要意义，其应用前景十分广阔。

具体实施方式

按GB/T 1701-2001及《聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践》(漆宗能，尚文宇编著，化学工业出版社，2002)规定的热失重法，测试硅橡胶及其复合材料的力学性能及热失重中心温度。

                            对比例1

将2克乙组分正硅酸乙酯和0.1克催化剂二月桂酸二丁基锡加入到98克甲组分二羟基聚二甲基硅氧烷中，30℃搅拌30分钟，真空脱气，然后倒入特氟龙模具中，室温下放置24h，得硅橡胶材料。

硅橡胶材料的拉伸强度、断裂伸长率和热失重中心温度见表1。

                            实施例1

将100克晶须硫酸钙和1克硅烷偶联剂浸润于100克的重量浓度40％的乙醇水溶液中，30℃搅拌30分钟，加热至80℃，搅拌30分钟，取出，干燥，获得改性晶须硫酸钙。

硅烷偶联剂采用上海沸点化工有限公司生产的牌号为KH550的产品，化学名称为氨丙基三乙氧基硅烷。

将5克改性后的晶须硫酸钙加入到98克甲组分二羟基聚二甲基硅氧烷中，40℃搅拌10分钟，再加入2克乙组分正硅酸乙酯交联剂和0.1克催化剂二月桂酸二丁基锡，60℃搅拌40分钟，室温真空脱气，然后倒入特氟龙模具中，即获得本发明的复合材料。

硅橡胶/改性晶须硫酸钙复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和热失重中心温度见表1。

                            实施例2

将100克晶须硫酸钙和2克硅烷偶联剂浸润于150克的重量浓度为50％乙醇水溶液中，25℃搅拌40分钟，加热至70℃，搅拌40分钟，取出，干燥，获得改性晶须硫酸钙。

硅烷偶联剂采用上海沸点化工有限公司生产的牌号为KH560的产品，化学名称为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

将10克改性后的晶须硫酸钙加入到99克甲组分二羟基聚二甲基硅氧烷中，35℃搅拌20分钟，再加入3克乙组分正硅酸乙酯交联剂和0.15克催化剂二月桂酸二丁基锡，70℃搅拌30分钟，室温真空脱气，然后倒入特氟龙模具中，即获得所述复合材料。

硅橡胶/改性晶须硫酸钙复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和热失重中心温度见表1。

                            实施例3

将100克晶须硫酸钙和3克硅烷偶联剂浸润于200克的重量浓度60％乙醇水溶液中，20℃搅拌50分钟，加热至60℃，搅拌50分钟，取出，干燥，获得改性晶须硫酸钙。

硅烷偶联剂采用上海沸点化工有限公司生产的牌号为KH570的产品，化学名称为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。

将15克改性后的晶须硫酸钙加入到100克甲组分二羟基聚二甲基硅氧烷中，30℃搅拌30分钟，再加入5克乙组分正硅酸乙酯交联剂和0.2克催化剂二月桂酸二丁基锡，80℃搅拌20分钟，室温真空脱气，然后倒入特氟龙模具中，即获得所述的复合材料。

硅橡胶/改性晶须硫酸钙复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和热失重中心温度见表1。

                        表1

实施例	拉伸强度/MPa	断裂伸长率/％	热失重中心温度/℃
				对比例1	4.2	210	480
实施例1	4.5	280	505
				实施例2	5.5	350	512
实施例3	4.9	270	508

。

Claims (4)

1.晶须硫酸钙改性的硅橡胶复合材料，其特征在于，组分和重量份为：

甲组分            98～100份

乙组分            2～5份

催化剂            0.1～0.2份

晶须硫酸钙        5～15份

硅烷偶联剂        0.05～0.45份

甲组份为二羟基聚二甲基硅氧烷，乙组份为正硅酸乙酯，催化剂为二月桂酸二丁基锡。

2.根据权利要求1所述的晶须硫酸钙改性的硅橡胶复合材料，其特征在于，所述晶须硫酸钙平均长径比为20～50μm。

3.根据权利要求1所述的晶须硫酸钙改性的硅橡胶复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570。

4.根据权利要求1、2或3所述的晶须硫酸钙改性的硅橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将晶须硫酸钙和硅烷偶联剂与分散剂混合，搅拌，加热至60～80℃，取出，干燥，获得改性晶须硫酸钙；

所述分散剂为重量浓度40～60％的乙醇水溶液；

所述硅烷偶联剂用量为晶须硫酸钙重量用量的1～3％；

分散剂与晶须硫酸钙的重量比为：分散剂∶晶须硫酸钙＝1∶1～2；

(2)将改性后的晶须硫酸钙加入到甲组分中，搅拌，再加入乙组分和催化剂，搅拌，真空脱气，即获得所述的晶须硫酸钙改性的硅橡胶复合材料。