CN107815125A - 一种具有高撕裂强度的硅橡胶材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高撕裂强度的硅橡胶材料，所述硅橡胶材料包括以下重量份的组分：有机聚硅氧烷100份，交联剂1‑3份，硅烷偶联剂0.5‑2份，补强填料8‑11份、石墨粉5‑8份，二氧化硅3‑6份，棉纤维5‑8份，铂催化剂0.5‑1份。本发明的硅橡胶材料的抗拉强度达到24.1MPa，抗撕裂强度达到58.6KN/m，具有较高的抗撕裂强度，综合性能良好，在多次拉伸膨胀后，其表面裂纹产生量较低，能够长期在此条件下使用，有效解决了传统硅橡胶抗撕裂强度不足、综合性能较差的问题，满足了胸腔牵开器对液压垫材料的要求。
Description
技术领域
本发明涉及硅橡胶材料领域，特别涉及一种具有高撕裂强度的硅橡胶材料及其制备方法。
背景技术
硅橡胶一般具有良好的耐油性、弹性和抗撕裂强度，但是，将其应用于液压系统中，作为液压系统中的液压伸缩囊时，其性能往往不尽人意。传统的硅橡胶在受压膨胀和挤压过程中，主要表现出抗撕裂强度不足和易被撕破的缺陷，例如，当其用作胸腔牵开器的板页与肋骨接触的液压垫时（具体结构可参照本申请人的另外一个专利申请，专利申请名称为“一种胸腔牵开器及其使用方法”），在使用多次后，液压垫各处的弹性不一，液压垫的表面出现纵横交错的撕裂纹，同时，传统的硅橡胶的综合性能并不能满足液压系统对液压垫的使用要求。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种具有高撕裂强度的硅橡胶材料及其制备方法，通过提高硅橡胶材料的抗撕裂强度及其他综合性能，来解决传统硅橡胶抗撕裂强度不足、综合性能较差的问题，使其适用于胸腔牵开器的外科手术中。
本发明采用的技术方案如下：一种具有高撕裂强度的硅橡胶材料，其特征在于，所述硅橡胶材料包括以下重量份的组分：有机聚硅氧烷100份，交联剂1-3份，硅烷偶联剂0.5-2份，补强填料8-11份、石墨粉5-8份，二氧化硅3-6份，棉纤维5-8份，铂催化剂0.5-1份。
进一步，有机聚硅氧烷选自乙烯基有机聚硅氧烷、烯丙基有机聚硅氧烷、丁烯基有机聚硅氧烷、戊烯基有机聚硅氧烷和己烯基有机聚硅氧烷中的一种。
进一步，交联剂选自甲基有机聚硅氧烷、乙基有机聚硅氧烷、丙基有机聚硅氧烷、丁基有机聚硅氧烷、戊基有机聚硅氧烷和苯基有机聚硅氧烷中的一种。
进一步，所述补强填料由钛白粉和硅酮粉按重量比为3:1混合得到，补强填料的平均粒径为200-400目。
进一步，棉纤维由白棉经皮辊轧棉机初加工后得到的白棉短绒纤维分散后制得，棉纤维的长度为1-3mm。
本发明还包括一种具有高撕裂强度的硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将补强填料、石墨粉和二氧化硅加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，在300rad/min的搅拌速度下于90℃高温中搅拌混合均匀，在搅拌的同时，将硅烷偶联剂直接喷洒在混合物中，反应10min后，加入用分散机分散均匀的棉纤维，降低混料的温度至70℃以下，在200rad/min的搅拌速度下搅拌混合均匀，保温5min，制得初混物；
步骤2、将初混物、有机聚硅氧烷、铂催化剂与交联剂一同进行混炼，得到均匀胶料；
步骤3、对步骤2得到的均匀胶料进行后处理即可。
进一步，在步骤3中，所述后处理具体包括：对均匀胶料进行切片处理，然后在120℃下高温处理1-2h。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的硅橡胶材料的抗拉强度达到24.1MPa，抗撕裂强度达到58.6KN/m，具有较高的抗撕裂强度，综合性能良好，在多次拉伸膨胀后，其表面裂纹产生量较低，能够长期在此条件下使用，有效解决了传统硅橡胶抗撕裂强度不足、综合性能较差的问题，满足了胸腔牵开器对液压垫材料的要求。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种具有高撕裂强度的硅橡胶材料，所述硅橡胶材料包括以下重量份的组分：有机聚硅氧烷100份，交联剂1-3份，硅烷偶联剂0.5-2份，补强填料8-11份、石墨粉5-8份，二氧化硅3-6份，棉纤维5-8份，铂催化剂0.5-1份。
上述中，补强填料主要用来稳定硅橡胶的强度和弹性，其能够有效提高硅橡胶的抗撕裂强度。棉纤维的使用主要用于提高氟硅胶的韧性和抗撕裂性，棉纤维均匀分布于硅橡胶内，在偶联剂和交联剂的作用下，棉纤维与补强填料、石墨粉和二氧化硅共同形成具有网状结构的增强体系，当硅橡胶受到拉伸时，形成的增强体系能够很好地缓冲并吸收拉伸力，促使硅橡胶在变形过程中不易出现拉伸裂纹。
进一步地，有机聚硅氧烷选自乙烯基有机聚硅氧烷、烯丙基有机聚硅氧烷、丁烯基有机聚硅氧烷、戊烯基有机聚硅氧烷和己烯基有机聚硅氧烷中的一种，优选为乙烯基有机聚硅氧烷和丁烯基有机聚硅氧烷。
进一步地，交联剂选自甲基有机聚硅氧烷、乙基有机聚硅氧烷、丙基有机聚硅氧烷、丁基有机聚硅氧烷、戊基有机聚硅氧烷和苯基有机聚硅氧烷中的一种，优选为甲基有机聚硅氧烷和丙基有机聚硅氧烷。
进一步地，所述补强填料由钛白粉和硅酮粉按重量比为3:1混合得到，补强填料的平均粒径为200-400目。
进一步地，棉纤维由白棉经皮辊轧棉机初加工后得到的白棉短绒纤维分散后制得，棉纤维的长度为1-3mm。
本发明还包括一种具有高撕裂强度的硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将补强填料、石墨粉和二氧化硅加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，在300rad/min的搅拌速度下于90℃高温中搅拌混合均匀，在搅拌的同时，将硅烷偶联剂直接喷洒在混合物中，反应10min后，加入用分散机分散均匀的棉纤维，降低混料的温度至70℃以下，在200rad/min的搅拌速度下搅拌混合均匀，保温5min，制得初混物；
步骤2、将初混物、有机聚硅氧烷、铂催化剂与交联剂一同进行混炼，得到均匀胶料；
步骤3、对步骤2得到的均匀胶料进行后处理即可。
进一步地，在步骤3中，所述后处理具体包括：对均匀胶料进行切片处理，然后在120℃下高温处理1-2h。
为了更好地解释本发明，表1列出了实施例1-5和对比例1-3的具体配方。
表1 实施例1-5和对比例1-3的具体配方（以重量份计）
主要性能测试，将上述实施例得到的弹性硅胶材料制成弹性硅胶囊结构，厚度为1.8mm，通过以下实验进行测试
1、利用万能材料试验机测试囊结构的抗拉强度和抗撕裂强度；
2、对囊结构进行充气，直至囊结构的体积增大1倍为止，然后放气，重复操作100次，检验表面裂纹情况；
3、在人工加速老化箱中老化一周，然后测其性能的下降百分比；
4、塑性变形的测试是在1000次快速弯曲后进行测量。
结果如表2所示：
表2实施例1-5与对比例1-3的主要性能参数
注：在表面裂纹一项中，“%”表示裂纹存在的面积占总表面积的百分数。
在表1和2中，通过对比实施例1-5可以得到，当棉纤维的含量逐渐增多时，硅橡胶的抗拉强度和抗撕裂强度逐渐增大，硅橡胶的塑性变形率逐渐减小，由此，可以说明，棉纤维能够提高硅橡胶的抗拉强度和抗撕裂强度，降低硅橡胶的塑性变形率。通过对比例1-3可以得到，当硅橡胶内含有玻璃纤维时，硅橡胶的抗拉强度和抗撕裂强度随玻璃纤维含量的增大而增大，但其塑性变形率和抗老化性能并无明显差别，由此可以说明，硅橡胶内加入纤维时，其抗拉强度和抗撕裂强度会有所提高。通过将实施例1-5与对比例2-3进行对比可以得到，当硅橡胶内含有棉纤维时，其抗拉强度和抗撕裂强度提高明显，塑性变形率和抗老化性明显减小，表面裂纹情况也得到了明显改善，相比于玻璃纤维，棉纤维的加入可以使硅橡胶主要性能得到明显提升，主要原因可能是棉纤维与补强填料、石墨粉和二氧化硅共同形成了更稳定地网状结构的增强体系，进而促使硅橡胶的主要性能得到明显提升，而玻璃纤维与补强填料、石墨粉和二氧化硅共同形成的网状结构的增强体系相比之下稳定性较差，由此导致其不能明显地提升硅橡胶的主要性能，因此，本发明使用的棉纤维的技术效果明显优于使用玻璃纤维的技术效果。
由表1和表2可知，本发明的硅橡胶材料的抗拉强度达到24.1MPa，抗撕裂强度达到58.6KN/m，具有较高的抗撕裂强度，综合性能良好，在多次拉伸膨胀后，其表面裂纹产生量较低，能够长期在此条件下使用，有效解决了传统硅橡胶抗撕裂强度不足、综合性能较差的问题，满足了胸腔牵开器对液压垫材料的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有高撕裂强度的硅橡胶材料，其特征在于，所述硅橡胶材料包括以下重量份的组分：有机聚硅氧烷100份，交联剂1-3份，硅烷偶联剂0.5-2份，补强填料8-11份、石墨粉5-8份，二氧化硅3-6份，棉纤维5-8份，铂催化剂0.5-1份。
2.如权利要求1所述的具有高撕裂强度的硅橡胶材料，其特征在于，有机聚硅氧烷选自乙烯基有机聚硅氧烷、烯丙基有机聚硅氧烷、丁烯基有机聚硅氧烷、戊烯基有机聚硅氧烷和己烯基有机聚硅氧烷中的一种。
3.如权利要求1所述的具有高撕裂强度的硅橡胶材料，其特征在于，交联剂选自甲基有机聚硅氧烷、乙基有机聚硅氧烷、丙基有机聚硅氧烷、丁基有机聚硅氧烷、戊基有机聚硅氧烷和苯基有机聚硅氧烷中的一种。
4.如权利要求1所述的具有高撕裂强度的硅橡胶材料，其特征在于，所述补强填料由钛白粉和硅酮粉按重量比为3:1混合得到，补强填料的平均粒径为200-400目。
5.如权利要求1所述的具有高撕裂强度的硅橡胶材料，其特征在于，棉纤维由白棉经皮辊轧棉机初加工后得到的白棉短绒纤维分散后制得，棉纤维的长度为1-3mm。
6.如权利要求1所述的具有高撕裂强度的硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将补强填料、石墨粉和二氧化硅加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，在300rad/min的搅拌速度下于90℃高温中搅拌混合均匀，在搅拌的同时，将硅烷偶联剂直接喷洒在混合物中，反应10min后，加入用分散机分散均匀的棉纤维，降低混料的温度至70℃以下，在200rad/min的搅拌速度下搅拌混合均匀，保温5min，制得初混物；
步骤2、将初混物、有机聚硅氧烷、铂催化剂与交联剂一同进行混炼，得到均匀胶料；
步骤3、对步骤2得到的均匀胶料进行后处理即可。
7.如权利要求1所述的具有高撕裂强度的硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，在步骤3中，所述后处理具体包括：对均匀胶料进行切片处理，然后在120℃下高温处理1-2h。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112745678A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-05-04 | 科建高分子材料（上海）股份有限公司 | 一种建筑用密封胶条及其制备方法 |
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2017
- 2017-11-29 CN CN201711221825.6A patent/CN107815125A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
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| CN112745678A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-05-04 | 科建高分子材料（上海）股份有限公司 | 一种建筑用密封胶条及其制备方法 |
| CN112745678B (zh) * | 2020-11-20 | 2022-12-20 | 科建高分子材料（上海）股份有限公司 | 一种建筑用密封胶条及其制备方法 |
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