CN107286661A - 一种浇注模具用硅橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浇注模具用硅橡胶复合材料及其制备方法，该浇注模具用硅橡胶复合材料，原料的使用量为：硅橡胶生胶100份，乙烯基硅油20‑30份，纳米Fe3O422‑28份，纳米氟化石墨烯15‑23份，水滑石15‑20份，六甲基二硅氮烷3‑5份，聚乙二醇‑400 2‑3份，硅烷偶联剂2‑3份，填料7‑9份，交联剂2‑3份，催化剂1‑2份，硫化剂3‑5份。该硅橡胶复合材料具有优异的导热性能，并且能够在较高的温度下保持良好的稳定性。

Description

一种浇注模具用硅橡胶复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及硅橡胶领域，特别是涉及一种浇注模具用硅橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术
硅橡胶一般是由Si原子和O原子交替形成基本的主链骨架，侧链为一些具有不同功能的线性有机基团，是一种将耐高低温性、耐老化性、耐候性、耐臭氧性、电气绝缘性以及生理惰性等众多优良特性集中于一体的橡胶品种。普通橡胶在温度升高后其性能会迅速下降甚至失去使用性能，但是硅橡胶能够在高温下长期使用并保持稳定，这主要是由于硅橡胶主链呈螺旋结构，抗冲击性较大，分子间作用力较小，从而硅橡胶弹性增加。由于硅橡胶的优异特性使得其在电气、电子、机械、化工、建筑以及汽车等领域均有着广泛的应用。
根据硅橡胶的硫化温度划分，可以把硅橡胶分为高温硫化硅橡胶、室温硫化硅橡胶；按照硫化前的形态，可以分为固体硅橡胶和液体硅橡胶。其中由于高温硫化硅橡胶具有良好的仿真性和脱模性，是金属饰品浇注模具使用的优选材料。在金属饰品浇注成型时，保证硅橡胶模具热量的有效、快速散发，不仅有利于提高金属饰品的质量和生产效率，还有利于延长模具的使用寿命。具有良好导热性能的硅橡胶模具能够将金属饰品浇注时产生的热量及时传到周围环境中，还可以减少由于模具材料温度升高而引发的降解，从而延长硅橡胶模具的使用寿命。
中国专利CN201210199114.4公开了一种耐高温硅橡胶快速制造低温合金浇注模具的方法，其中公开了一种耐高温硅橡胶由以下质量百分比的组分制成：含乙烯基的聚硅氧烷60～70％，含氢硅油1～5％，铂金触媒0.01～0.1％，纳米蒙脱土15～20％，玻璃纤维5～10％，纳米氮化铝1～5％，N，N’―二苯基联苯二胺1～5％。该模具材料在600℃高温下仍能保持较好的力学性能，但是该材料的导热性能仍有待改良。
发明内容
本发明的目的是提供一种浇注模具用硅橡胶复合材料及其制备方法，该硅橡胶复合材料具有优异的导热性能，并且能够在较高的温度下保持良好的稳定性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米Fe3O4和纳米氟化石墨烯加入到溶解由聚乙二醇-400的水溶液中，超声分散2-3h，之后加热至40-50℃，向混合物中滴加六甲基二硅氮烷，使用高剪切搅拌机持续分散1-2h，之后静置2-3h，离心后，冲洗、烘干制得表面处理纳米颗粒；
(2)将水滑石和表面处理纳米颗粒放入高速混合机中，升高温度至90℃，以200-300转/min的速度进行旋转，之后向其中滴加硅烷偶联剂溶液，持续旋转混合30-45min，将至室温后取出，60-80℃条件下烘干，制得改性混合颗粒；
(3)将硅橡胶生胶与乙烯基硅油加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性混合颗粒，填料，交联剂，催化剂，硫化剂，持续切片混炼1-2h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，制得浇注模具用硅橡胶复合材料。
优选的，所述原料的使用量为：
硅橡胶生胶100份，乙烯基硅油20-30份，纳米Fe3O422-28份，纳米氟化石墨烯15-23份，水滑石15-20份，六甲基二硅氮烷3-5份，聚乙二醇-400 2-3份，硅烷偶联剂2-3份，填料7-9份，交联剂2-3份，催化剂1-2份，硫化剂3-5份。
优选的，所述水滑石的粒径为10-20μm。
优选的，所述交联剂为四乙氧基硅烷。
优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和铂的混合物。
优选的，所述填料为白炭黑。
优选的，所述硫化剂为硫磺。
优选的，所述硫化条件为180℃，10Mpa，硫化时间为20-45min。
本发明具有以下有益效果，
纳米Fe3O4具有良好的导热性能，利用颗粒粒径较大的水滑石与纳米颗粒配合，减少粉末与低导热聚合物的接触面积，从而有效提高复合材料的导热系数。纳米氟化石墨烯可以有效地提高复合材料在高温条件下的稳定性，使得制备的浇注模具在浇注过程中可以保持良好的形状。该硅橡胶复合材料具有优异的导热性能，使得其作为浇注模具使用时可以具有较长的使用寿命，同时可以加快金属熔液的冷却速度，提高金属制品的产品质量。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米Fe3O4和纳米氟化石墨烯加入到溶解由聚乙二醇-400的水溶液中，超声分散3h，之后加热至45℃，向混合物中滴加六甲基二硅氮烷，使用高剪切搅拌机持续分散1h，之后静置3h，离心后，冲洗、烘干制得表面处理纳米颗粒；
(2)将水滑石和表面处理纳米颗粒放入高速混合机中，升高温度至90℃，以260转/min的速度进行旋转，之后向其中滴加硅烷偶联剂溶液，持续旋转混合35min，将至室温后取出，70℃条件下烘干，制得改性混合颗粒；
(3)将硅橡胶生胶与乙烯基硅油加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性混合颗粒，填料，交联剂，催化剂，硫化剂，持续切片混炼1h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为180℃，10Mpa，硫化时间为30min，制得浇注模具用硅橡胶复合材料。
所述原料的使用量为：
硅橡胶生胶100份，乙烯基硅油20份，纳米Fe3O428份，纳米氟化石墨烯15份，水滑石15份，六甲基二硅氮烷3份，聚乙二醇-400 2份，硅烷偶联剂2份，填料7份，交联剂2份，催化剂1份，硫化剂3份。
水滑石的粒径为15μm，交联剂为四乙氧基硅烷，催化剂为二月桂酸二丁基锡和铂的混合物，填料为白炭黑，硫化剂为硫磺。
该硅橡胶复合材料具有良好的导热性能以及热稳定性能，十分适合作为金属浇注模具使用。
实施例2
一种浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米Fe3O4和纳米氟化石墨烯加入到溶解由聚乙二醇-400的水溶液中，超声分散3h，之后加热至45℃，向混合物中滴加六甲基二硅氮烷，使用高剪切搅拌机持续分散1h，之后静置3h，离心后，冲洗、烘干制得表面处理纳米颗粒；
(2)将水滑石和表面处理纳米颗粒放入高速混合机中，升高温度至90℃，以260转/min的速度进行旋转，之后向其中滴加硅烷偶联剂溶液，持续旋转混合35min，将至室温后取出，70℃条件下烘干，制得改性混合颗粒；
(3)将硅橡胶生胶与乙烯基硅油加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性混合颗粒，填料，交联剂，催化剂，硫化剂，持续切片混炼1h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为180℃，10Mpa，硫化时间为30min，制得浇注模具用硅橡胶复合材料。
所述原料的使用量为：
硅橡胶生胶100份，乙烯基硅油30份，纳米Fe3O428份，纳米氟化石墨烯23份，水滑石20份，六甲基二硅氮烷5份，聚乙二醇-400 3份，硅烷偶联剂3份，填料9份，交联剂3份，催化剂2份，硫化剂5份。
水滑石的粒径为20μm，交联剂为四乙氧基硅烷，催化剂为二月桂酸二丁基锡和铂的混合物，填料为白炭黑，硫化剂为硫磺。
该硅橡胶复合材料具有良好的导热性能以及热稳定性能，十分适合作为金属浇注模具使用。
实施例3
一种浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米Fe3O4和纳米氟化石墨烯加入到溶解由聚乙二醇-400的水溶液中，超声分散3h，之后加热至45℃，向混合物中滴加六甲基二硅氮烷，使用高剪切搅拌机持续分散1h，之后静置3h，离心后，冲洗、烘干制得表面处理纳米颗粒；
(2)将水滑石和表面处理纳米颗粒放入高速混合机中，升高温度至90℃，以260转/min的速度进行旋转，之后向其中滴加硅烷偶联剂溶液，持续旋转混合35min，将至室温后取出，70℃条件下烘干，制得改性混合颗粒；
(3)将硅橡胶生胶与乙烯基硅油加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性混合颗粒，填料，交联剂，催化剂，硫化剂，持续切片混炼1h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为180℃，10Mpa，硫化时间为30min，制得浇注模具用硅橡胶复合材料。
所述原料的使用量为：
硅橡胶生胶100份，乙烯基硅油20份，纳米Fe3O428份，纳米氟化石墨烯15份，水滑石20份，六甲基二硅氮烷3份，聚乙二醇-400 3份，硅烷偶联剂2份，填料9份，交联剂2份，催化剂2份，硫化剂3份。
水滑石的粒径为10μm，交联剂为四乙氧基硅烷，催化剂为二月桂酸二丁基锡和铂的混合物，填料为白炭黑，硫化剂为硫磺。
该硅橡胶复合材料具有良好的导热性能以及热稳定性能，十分适合作为金属浇注模具使用。
实施例4
一种浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米Fe3O4和纳米氟化石墨烯加入到溶解由聚乙二醇-400的水溶液中，超声分散3h，之后加热至45℃，向混合物中滴加六甲基二硅氮烷，使用高剪切搅拌机持续分散1h，之后静置3h，离心后，冲洗、烘干制得表面处理纳米颗粒；
(2)将水滑石和表面处理纳米颗粒放入高速混合机中，升高温度至90℃，以260转/min的速度进行旋转，之后向其中滴加硅烷偶联剂溶液，持续旋转混合35min，将至室温后取出，70℃条件下烘干，制得改性混合颗粒；
(3)将硅橡胶生胶与乙烯基硅油加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性混合颗粒，填料，交联剂，催化剂，硫化剂，持续切片混炼1h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为180℃，10Mpa，硫化时间为30min，制得浇注模具用硅橡胶复合材料。
所述原料的使用量为：
硅橡胶生胶100份，乙烯基硅油30份，纳米Fe3O422份，纳米氟化石墨烯23份，水滑石15份，六甲基二硅氮烷5份，聚乙二醇-400 2份，硅烷偶联剂3份，填料7份，交联剂3份，催化剂1份，硫化剂5份。
水滑石的粒径为15μm，交联剂为四乙氧基硅烷，催化剂为二月桂酸二丁基锡和铂的混合物，填料为白炭黑，硫化剂为硫磺。
该硅橡胶复合材料具有良好的导热性能以及热稳定性能，十分适合作为金属浇注模具使用。
实施例5
一种浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米Fe3O4和纳米氟化石墨烯加入到溶解由聚乙二醇-400的水溶液中，超声分散3h，之后加热至45℃，向混合物中滴加六甲基二硅氮烷，使用高剪切搅拌机持续分散1h，之后静置3h，离心后，冲洗、烘干制得表面处理纳米颗粒；
(2)将水滑石和表面处理纳米颗粒放入高速混合机中，升高温度至90℃，以260转/min的速度进行旋转，之后向其中滴加硅烷偶联剂溶液，持续旋转混合35min，将至室温后取出，70℃条件下烘干，制得改性混合颗粒；
(3)将硅橡胶生胶与乙烯基硅油加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性混合颗粒，填料，交联剂，催化剂，硫化剂，持续切片混炼1h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为180℃，10Mpa，硫化时间为30min，制得浇注模具用硅橡胶复合材料。
所述原料的使用量为：
硅橡胶生胶100份，乙烯基硅油24份，纳米Fe3O426份，纳米氟化石墨烯16份，水滑石18份，六甲基二硅氮烷3份，聚乙二醇-400 3份，硅烷偶联剂3份，填料8份，交联剂3份，催化剂1份，硫化剂4份。
水滑石的粒径为10μm，交联剂为四乙氧基硅烷，催化剂为二月桂酸二丁基锡和铂的混合物，填料为白炭黑，硫化剂为硫磺。
该硅橡胶复合材料具有良好的导热性能以及热稳定性能，十分适合作为金属浇注模具使用。
实施例6
一种浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米Fe3O4和纳米氟化石墨烯加入到溶解由聚乙二醇-400的水溶液中，超声分散3h，之后加热至45℃，向混合物中滴加六甲基二硅氮烷，使用高剪切搅拌机持续分散1h，之后静置3h，离心后，冲洗、烘干制得表面处理纳米颗粒；
(2)将水滑石和表面处理纳米颗粒放入高速混合机中，升高温度至90℃，以260转/min的速度进行旋转，之后向其中滴加硅烷偶联剂溶液，持续旋转混合35min，将至室温后取出，70℃条件下烘干，制得改性混合颗粒；
(3)将硅橡胶生胶与乙烯基硅油加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性混合颗粒，填料，交联剂，催化剂，硫化剂，持续切片混炼1h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为180℃，10Mpa，硫化时间为30min，制得浇注模具用硅橡胶复合材料。
所述原料的使用量为：
硅橡胶生胶100份，乙烯基硅油28份，纳米Fe3O426份，纳米氟化石墨烯20份，水滑石18份，六甲基二硅氮烷5份，聚乙二醇-400 2份，硅烷偶联剂3份，填料7份，交联剂3份，催化剂1份，硫化剂4份。
水滑石的粒径为20μm，交联剂为四乙氧基硅烷，催化剂为二月桂酸二丁基锡和铂的混合物，填料为白炭黑，硫化剂为硫磺。
该硅橡胶复合材料具有良好的导热性能以及热稳定性能，十分适合作为金属浇注模具使用。

Claims (8)

1.一种浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将纳米Fe3O4和纳米氟化石墨烯加入到溶解由聚乙二醇-400的水溶液中，超声分散2-3h，之后加热至40-50℃，向混合物中滴加六甲基二硅氮烷，使用高剪切搅拌机持续分散1-2h，之后静置2-3h，离心后，冲洗、烘干制得表面处理纳米颗粒；
(2)将水滑石和表面处理纳米颗粒放入高速混合机中，升高温度至90℃，以200-300转/min的速度进行旋转，之后向其中滴加硅烷偶联剂溶液，持续旋转混合30-45min，将至室温后取出，60-80℃条件下烘干，制得改性混合颗粒；
(3)将硅橡胶生胶与乙烯基硅油加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性混合颗粒，填料，交联剂，催化剂，硫化剂，持续切片混炼1-2h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，制得浇注模具用硅橡胶复合材料。
2.根据权利要求1所述的浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述原料的使用量为：
硅橡胶生胶100份，乙烯基硅油20-30份，纳米Fe3O422-28份，纳米氟化石墨烯15-23份，水滑石15-20份，六甲基二硅氮烷3-5份，聚乙二醇-400 2-3份，硅烷偶联剂2-3份，填料7-9份，交联剂2-3份，催化剂1-2份，硫化剂3-5份。
3.根据权利要求1所述的浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述水滑石的粒径为10-20μm。
4.根据权利要求1所述的浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述交联剂为四乙氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和铂的混合物。
6.根据权利要求1所述的浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述填料为白炭黑。
7.根据权利要求1所述的浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述硫化剂为硫磺。
8.根据权利要求1所述的浇注模具用硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述硫化条件为180℃，10Mpa，硫化时间为20-45min。
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