CN102181158A - 蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料及其制备方法，蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料由如下重量份的组份组成：甲组份90～92份，乙组份8～10份，催化剂0.1～0.3份，有机蒙脱土1～3份，甲组份为含乙烯基(或丙烯基)端基硅橡胶生胶，乙组份为含氢聚硅氧烷，催化剂为氯铂酸或其它可溶性的铂化合物，有机蒙脱土为超支化季铵盐改性有机蒙脱土。蒙脱土作为硅橡胶的补强材料。所制备的硅橡胶纳米复合材料具有：(1)更为优异的力学及耐热性能，(2)更为优良的加工性能，(3)更为经济实用的制备工艺,这些特点对硅橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的实用化具有重要意义。

Description

蒙脱土改性的硅橡胶纳米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纳米复合材料及其制备方法。
背景技术
硅橡胶是由Si-O键连接而成的链状结构，其主要组成是高摩尔质量的线型聚硅氧烷。由于Si-O-Si键是其构成的基本键型，硅原子主要连接甲基，侧链上引入极少量的不饱和基团，分子间作用力小，分子呈螺旋状结构，甲基朝外排列并可自由旋转，使得硅橡胶比其它普通橡胶具有更好的耐热性、电绝缘性和化学稳定性。由于硅橡胶具有生理惰性、无毒，与其它材料无粘着能力，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等方面，如人造心脏瓣膜、人造喉、人造血管、奶嘴和药瓶塞等。硅橡胶还可以用来制作很多模型制品，如各种○型圈、垫片、皮碗、油封、活门、减震器及膜片等。
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”。
蒙脱土又称微晶高岭土，是膨润土的主要成份。在电子显微镜下观察，晶体属单斜晶系，一般呈不规则片状。颜色为白色带浅灰，有时带浅蓝或浅红色，光泽暗淡，具有很强的吸附能力和离子交换能力，同时还具有高度的胶体性、可塑性和粘结力。
目前，蒙脱土中常用的有机插层剂为季铵盐类表面活性剂，但经其改性后蒙脱土的层间距和热稳定性能增大程度有限，因此，对聚合物的力学和热稳定性能提高效果不显著。
发明内容
本发明的目的是提供一种蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明提供一种采用新型补强材料制备力学和耐热性能优良的硅橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的方法。
本发明的蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料由如下重量份的组份组成：
甲组份        90～92
乙组份        8～10
催化剂        0.1～0.3
有机蒙脱土    1～3
甲组份为含乙烯基(或丙烯基)端基硅橡胶生胶，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PA-1的产品；
乙组份为含氢聚硅氧烷，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PA-2的产品；
催化剂为氯铂酸或其它可溶性的铂化合物；
有机蒙脱土为超支化季铵盐改性有机蒙脱土，有机蒙脱土可采用专利申请号为CN200910200161.4(专利名为：超支化季铵盐改性有机蒙脱土及其制备方法)提供的技术进行制备。
本发明的蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将有机蒙脱土加入甲组份，搅拌10～30分钟，使蒙脱土与硅橡胶甲组份混合分散；
(2)再加入乙组份和催化剂，搅拌，使其与甲组份混合分散；
(3)将获得的物料，在真空度为80～100pa、室温下真空抽气，排出其中的气泡；
(4)将步骤(3)的产物倒入模具中，在真空度为110～130pa、室温下真空抽气，排出其中的气泡；
(5)将模具在80～120℃固化反应30～50分钟，取出，即可得到本发明的蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料。
由于蒙脱土经超支化季铵盐改性，并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。因此将其应用于硅橡胶中后，产品的拉伸强度、断裂伸长率、耐热性能等都得到提高，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，因此其应用前景十分广阔。
本发明用经特殊季铵盐改性的有机蒙脱土作为硅橡胶的补强材料。所制备的硅橡胶纳米复合材料具有：(1)更为优异的力学及耐热性能，(2)更为优良的加工性能，(3)更为经济实用的制备工艺，这些特点对硅橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的实用化具有重要意义。
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。
实施例中，甲组份为含乙烯基端基硅橡胶生胶，采用蓝星有机硅(上海)有限公司生产的牌号为PA-1的产品；
乙组份为含氢聚硅氧烷，采用蓝星有机硅(上海)有限公司生产的牌号为PA-2的产品；
对比例1
称取92克的甲组份于塑料烧杯之中，再加入8克的乙组份和0.1克的氯铂酸，搅拌，使其与甲组份混合；将塑料烧杯放入真空烘箱中，真空度为80pa，室温真空抽气，排出其中的气泡；取出烧杯，将混合物倒入特氟龙模具中，将模具放入真空烘箱内，真空度为110pa，室温真空抽气，排出其中的气泡；将称有试样的模具放入80℃的烘箱之中，固化反应50分钟，取出，即可得到空白硅橡胶试样。
空白硅橡胶试样的拉伸强度、断裂伸长率和热失重中心温度见表1。
对比例2
称取91克的甲组份于塑料烧杯之中，再加入9克的乙组份和0.2克的氯铂酸，强力搅拌，使其与甲组份充分混合；将塑料烧杯放入真空烘箱中，真空度为90pa，室温真空抽气，排出其中的气泡；取出烧杯，将混合物倒入特氟龙模具中，将模具放入真空烘箱内，真空度为120pa，室温真空抽气，排出其中的气泡；将称有试样的模具放入100℃的烘箱之中，固化反应40分钟，取出，即可得到空白硅橡胶试样。
空白硅橡胶试样的拉伸强度、断裂伸长率和热失重中心温度见表1。
对比例3
称取90克的甲组份于塑料烧杯之中，再加入10克的乙组份和0.3克的氯铂酸，强力搅拌，使其与甲组份充分混合；将塑料烧杯放入真空烘箱中，真空度为100pa，室温真空抽气，排出其中的气泡；取出烧杯，将混合物倒入特氟龙模具中，将模具放入真空烘箱内，真空度为130pa，室温真空抽气，排出其中的气泡；将称有试样的模具放入120℃的烘箱之中，固化反应30分钟，取出，即可得到空白硅橡胶试样。
空白硅橡胶试样的拉伸强度、断裂伸长率和热失重中心温度见表1。
实施例1
称取92克的甲组份于塑料烧杯之中，加入1克的有机蒙脱土，强力搅拌10分钟，使蒙脱土与硅橡胶甲组份均匀混合、分散；再加入8克的乙组份和0.1克的氯铂酸，强力搅拌，使其与甲组份充分混合；将塑料烧杯放入真空烘箱中，真空度为80pa，室温真空抽气，排出其中的气泡；取出烧杯，将混合物倒入特氟龙模具中，将模具放入真空烘箱内，真空度为110pa，室温真空抽气，排出其中的气泡；将称有试样的模具放入80℃的烘箱之中，固化反应50分钟，取出，即可得到本发明的硅橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料。
硅橡胶纳米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
称取91克的甲组份于塑料烧杯之中，加入2克的有机蒙脱土，强力搅拌20分钟，使蒙脱土与硅橡胶甲组份均匀混合、分散；再加入9克的乙组份和0.2克的氯铂酸，强力搅拌，使其与甲组份充分混合；将塑料烧杯放入真空烘箱中，真空度为90pa，室温真空抽气，排出其中的气泡；取出烧杯，将混合物倒入特氟龙模具中，将模具放入真空烘箱内，真空度为120pa，室温真空抽气，排出其中的气泡；将称有试样的模具放入100℃的烘箱之中，固化反应40分钟，取出，即可得到本发明的硅橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料。
硅橡胶纳米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
称取90克的甲组份于塑料烧杯之中，加入3克的有机蒙脱土，强力搅拌30分钟，使蒙脱土与硅橡胶甲组份均匀混合、分散；再加入10克的乙组份和0.3克的氯铂酸，强力搅拌，使其与甲组份充分混合；将塑料烧杯放入真空烘箱中，真空度为100pa，室温真空抽气，排出其中的气泡；取出烧杯，将混合物倒入特氟龙模具中，将模具放入真空烘箱内，真空度为130pa，室温真空抽气，排出其中的气泡；将称有试样的模具放入120℃的烘箱之中，固化反应30分钟，取出，即可得到本发明的硅橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料。
硅橡胶纳米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
Figure BSA00000444637500041

Claims (3)

1.蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料，其特征在于，由如下重量份的组份组成：
甲组份        90～92份
乙组份        8～10份
催化剂        0.1～0.3份
有机蒙脱土    1～3份
所述甲组份为含乙烯基或丙烯基端基硅橡胶生胶，所述乙组份为含氢聚硅氧烷，催化剂为氯铂酸或其它可溶性的铂化合物，所述有机蒙脱土为超支化季铵盐改性有机蒙脱土。
2.根据权利要求1所述的蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将有机蒙脱土加入甲组份，搅拌，使蒙脱土与硅橡胶甲组份混合分散；
(2)再加入乙组份和催化剂，搅拌，使其与甲组份混合分散；
(3)将获得的物料，真空抽气，排出其中的气泡，真空度80～100pa；
(4)将步骤(3)的产物倒入模具中，真空抽气，排出其中的气泡，真空度110～130pa；
(5)将模具在80～120℃固化反应30～50分钟，即可得到蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将模具在80～120℃固化反应30～50分钟。
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