CN109575611B - 高阻尼硅橡胶及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高阻尼硅橡胶及其制备方法和应用，解决了现有技术中添加小分子阻尼剂到硅橡胶制品中时，会在复杂工况条件下从材料中剥离，缩短器件使用寿命的问题。本发明高阻尼硅橡胶，其结构如式I所示：

Description

高阻尼硅橡胶及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及高阻尼硅橡胶及其制备方法和应用。

背景技术

由于硅橡胶是以Si-O-Si为交替主链，侧基为有机基团的这种特殊分子结构，赋予其耐候、耐老化、电气绝缘、耐臭氧、憎水、难燃、生理惰性等诸多优良性质，现己广泛地应用于电子电气、化工轻工、机械、交通、建筑、能源、医疗、农业等众多领域，并成为国民经济和生产生活中不可或缺的重要组成部分。然而其在作为阻尼材料使用时，普通硅橡胶的阻尼性能并不能达到实际的使用需求。因此，需要对其进行阻尼改性，包括提高阻尼因子、拓宽阻尼温域等。

在对高阻尼特种硅橡胶的研制过程中，已有大量的研究工作报道，通过分子结构的设计可以改善材料的阻尼性能，包括侧基基团的大小、分布情况、侧基记性以及分子结构支化度等等都是改性的方向，分子链上侧基体积越大、数量越多、极性越大，可以更加有效的增加分子运动的摩擦力和阻力，阻碍高分子链段运动，增加分子间之间摩擦，提高材料的阻尼性能。还有一部分学者提出“阻尼赋予剂”的概念，将带有极性侧基的小分子添加到高分子基体中，利用有机小分子与聚合物链段之间形成可逆相互作用如氢键作用，当受到外力作用时，部分氢键断裂或减弱，同时又形成新的氢键，在这个断键-成键-断键的过程中，吸收的能量不断被转变为热能进行耗散，形成阻尼效应。然而，这种添加剂制备成的硅橡胶产品在一些复杂的使用工况下，小分子会有聚合物中剥离，造成材料的破损，缩短硅橡胶器件的使用寿命。

因此，提供一种硅橡胶，能将具有极性基团的结构通过化学键接枝到硅橡胶侧链，而不影响极性基团与主链之间的氢键作用，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种高阻尼硅橡胶，具有高的阻尼性能，同时具有防辐射性能。

本发明还提供了该高阻尼硅橡胶的制备方法。

本发明又提供了该高阻尼硅橡胶的应用。

本发明采用的技术方案为：

本发明所述的一种结构如式I所示的高阻尼硅橡胶，

其中R₁为甲基或苯基；R₂甲基或苯基。

进一步地，由包括以下重量份的原料制成：

进一步地，由包括以下重量份的原料制成：

进一步地，所述甲基乙烯基硅生胶乙烯基封端的硅生胶，其结构如式Ⅱ所示：

进一步地，所述甲基乙烯基苯基生胶为单苯基或双苯基、乙烯基封端的硅生胶材料，其结构如Ⅲ所示：

其中，R₃为苯基或甲基。

进一步地，所述片状填料为云母片或石墨烯。

进一步地，所述粉状填料选自云母粉、炭黑、金属粉、滑石粉、纳米碳酸钙中的任意一种或几种。

本发明所述的一种制备如上所述的高阻尼硅橡胶的方法，包括以下步骤：

步骤1.将甲基乙烯基硅生胶和甲基乙烯基苯基硅生胶置于开炼机上混炼；而后加入白炭黑、片状填料、粉状填料、乙烯基硅油、羟基硅油、5-(1H-吡咯)-2-巯基苯并咪唑，薄通多次直至混炼均匀；

步骤2.将硫化剂双25加入混炼均匀后的物料中，继续混炼均匀，最后薄通出片；

步骤3.出片后在热压机中硫化，而后静置冷却，包装出品。

进一步地，所述步骤3中，出片后的物料先在140-160℃的热压机中硫化10-20min，然后升温至150-250℃，继续硫化1.5-3小时，而后静置冷却，包装出品。

本发明所述的高阻尼硅橡胶在制备航空航天材料或武器装备材料中的应用。

本发明中的甲基乙烯基硅生胶的乙烯基含量为0.5-2.0mol％，分子量为50-70万。

本发明中的甲基乙烯基苯基硅生胶为单苯基结构，即R₃为甲基时，其乙烯基含量为0.8-1.2mo％，苯基含量为8-12mol％，分子量为50-70万。

本发明中的甲基乙烯基苯基硅生胶为双苯基结构，即R₃为苯基时，其乙烯基含量为1.0-2.5mo％，苯基含量为5-15mol％，分子量为60-80万。

本发明中的5-(1H-吡咯)-2-巯基苯并咪唑，在本发明中作阻尼改性剂，其结构式如式Ⅳ如示：

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明设计科学，构思巧妙，本发明从分子结构设计的角度出发，以5-(1H-吡咯)-2-巯基苯并咪唑作为阻尼改性剂，通过“乙烯基-巯基”点击化学反应，将5-(1H-吡咯)-2-苯并咪唑这种大分子极性基团引入到硅橡胶链段结构中，制备一种新型的阻尼硅橡胶材料。

本发明的含吡啶、苯并咪唑基的硅橡胶，具有高的阻尼性能，同时具有一定的防辐射性能，能够满足航空航天、武器装备等领域对高强度、高阻尼的橡胶材料需求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例1

本实施例公开了本发明的高阻尼硅橡胶的制备，按重量份数计，其原料为：

其中甲基乙烯基硅生胶的乙烯基含量为1.0mol％，分子量为65万。甲基乙烯基苯基硅生胶的乙烯基含量为1.0mo％，单苯基结构，苯基含量为10mol％，分子量为65万。

制备方法如下：将20份的甲基乙烯基硅生胶和180份的甲基乙烯基苯基硅生胶置于开炼机上混炼；而后加入40份白炭黑、20份云母片、40份滑石粉、5份乙烯基硅油、10份羟基硅油、5份5-(1H-吡咯)-2-巯基苯并咪唑，薄通多次直至混炼均匀；再加入6份硫化剂双25，继续混炼均匀，最后薄通出片；出片后在150℃的热压机中硫化15min，然后升温至200℃，继续硫化2h，静止冷却后包装出品，得到结构如式I所示的高阻尼橡胶。

实施例2

本实施例公开了本发明的高阻尼硅橡胶的制备，按重量份数计，其原料为：

其中甲基乙烯基硅生胶的乙烯基含量为1.5mol％，分子量为60万。甲基乙烯基苯基硅生胶的乙烯基含量为1.5mo％，双苯基结构，苯基含量为8mol％，分子量为65万。

制备方法如下：将50份的甲基乙烯基硅生胶和150份的甲基乙烯基苯基硅生胶置于开炼机上混炼；而后加入80份白炭黑、10份石墨烯、10份炭黑、8份乙烯基硅油、8份羟基硅油、20份5-(1H-吡咯)-2-巯基苯并咪唑，薄通多次直至混炼均匀；再加入8份硫化剂双25，继续混炼均匀，最后薄通出片；出片后在150℃的热压机中硫化15min，然后升温至200℃，继续硫化2h，静止冷却后包装出品，得到结构如式I所示的高阻尼橡胶。

实施例3

本实施例公开了本发明的高阻尼硅橡胶的制备，按重量份数计，其原料为：

其中甲基乙烯基苯基硅生胶的乙烯基含量为2.0mo％，双苯基结构，苯基含量为10mol％，分子量为75万。

制备方法如下：将200份的甲基乙烯基苯基硅生胶置于开炼机上混炼；而后加入60份白炭黑、10份石墨烯、10份碳酸钙、8份乙烯基硅油、10份羟基硅油、40份5-(1H-吡咯)-2-巯基苯并咪唑，薄通多次直至混炼均匀；再加入10份硫化剂双25，继续混炼均匀，最后薄通出片；出片后在150℃的热压机中硫化15min，然后升温至200℃，继续硫化2h，静止冷却后包装出品，得到结构如式I所示的高阻尼橡胶。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种结构如式I所示的高阻尼硅橡胶，

，

其中R₁为甲基或苯基；R₂甲基或苯基；所述高阻尼硅橡胶由包括以下重量份的原料制成：

2.根据权利要求1所述的高阻尼硅橡胶，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：

3.根据权利要求1所述的高阻尼硅橡胶，其特征在于，所述甲基乙烯基硅生胶为乙烯基封端的硅生胶，其结构如式Ⅱ所示：

；

其中乙烯基含量为0.5-2.0mol％，分子量为50-70万。

4.根据权利要求1所述的高阻尼硅橡胶，其特征在于，所述甲基乙烯基苯基生胶为单苯基或双苯基、乙烯基封端的硅生胶材料，其结构如Ⅲ所示：

其中，R₃为苯基或甲基；

所述甲基乙烯基苯基硅生胶为单苯基结构，即R₃为甲基时，其乙烯基含量为0.8-1.2mo％，苯基含量为8-12mol％，分子量为50-70万；

所述甲基乙烯基苯基硅生胶为双苯基结构，即R₃为苯基时，其乙烯基含量为1.0-2.5mo％，苯基含量为5-15mol％，分子量为60-80万。

5.根据权利要求1所述的高阻尼硅橡胶，其特征在于，所述片状填料为云母片或石墨烯。

6.根据权利要求1所述的高阻尼硅橡胶，其特征在于，所述粉状填料选自云母粉、炭黑、金属粉、滑石粉、纳米碳酸钙中的任意一种或几种。

7.一种制备如权利要求1所述的高阻尼硅橡胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.将甲基乙烯基硅生胶和甲基乙烯基苯基硅生胶置于开炼机上混炼；而后加入白炭黑、片状填料、粉状填料、乙烯基硅油、羟基硅油、5-(1H-吡咯)-2-巯基苯并咪唑，薄通多次直至混炼均匀；

步骤2.将硫化剂双25加入混炼均匀后的物料中，继续混炼均匀，最后薄通出片；

步骤3.出片后在热压机中硫化，而后静置冷却，包装出品。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，出片后的物料先在140-160℃的热压机中硫化10-20min，然后升温至150-250℃，继续硫化1.5-3小时，而后静置冷却，包装出品。

9.权利要求1所述的高阻尼硅橡胶在制备航空航天材料或武器装备材料中的应用。