CN110551397B - 一种含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及硅橡胶泡沫材料领域，具体涉及到一种含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料及其制备方法。所述含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料其制备原料，按重量计，包括硅橡胶生胶98‑102、气凝胶14‑16、低热导率隔热填料14‑16、空心微珠8‑12、阻燃剂8‑16、改性水滑石2‑4、硅烷偶联剂KH‑550 1‑3、交联剂2‑4、发泡剂4‑10、发泡助剂1‑3、脱模剂0.1‑0.5、硫化剂3‑7。本发明制得的含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料，具有良好的隔热性能、阻燃效果、力学性能和持久稳定的抗静电性和耐紫外性能，能够满足国防军工、航空航天等领域对该材料的特殊需求。

Description

一种含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料及其制备方法
技术领域
本发明属于硅橡胶泡沫材料领域，更具体地，本发明涉及一种含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料及其制备方法。
背景技术
硅橡胶属于一种半有机半无机高分子，其主链由Si-O-Si键交替连接形成，侧链上连接有机基团。由于特殊的骨架结构，硅橡胶具有许多独特的性能，包括良好的介电性能、耐化学性、耐紫外线和机械稳定性。硅橡胶泡沫材料是由硅橡胶经发泡处理而得到的一种多孔性材料，既具有一般有机泡沫材料所具有的隔音、隔热、高弹性、低密度等特性，又具有硅橡胶的耐高低温性、耐辐射性以及化学稳定性等优点，是理想的垫层、密封、绝缘、减振、隔音、隔热材料，在国防军工、航空航天的武器装备中也具有重要用途。
随着生产及社会的发展，对硅橡胶泡沫材料的某些特殊性能的要求越来越高，如在航空航天领域，要求硅橡胶泡沫材料具有较低密度的同时还具有良好的力学性能。然而目前硅橡胶泡沫材料的耐热性差，容易在高温软化，阻燃效果不好，抗静电、耐紫外和力学性能不佳等问题，影响着硅橡胶泡沫的使用性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料，所述含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料其制备原料，按重量计，包括硅橡胶生胶98-102、气凝胶14-16、低热导率隔热填料14-16、空心微珠8-12、阻燃剂8-16、改性水滑石2-4、硅烷偶联剂KH-550 1-3、交联剂2-4、发泡剂4-10、发泡助剂1-3、脱模剂0.1-0.5、硫化剂3-7。
作为一种优选的技术方案，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶。
作为一种优选的技术方案，所述甲基乙烯基硅橡胶，其乙烯基含量为0.19-0.24％，分子量为45-70万。
作为一种优选的技术方案，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。
作为一种优选的技术方案，所述低热导率隔热填料为六钛酸钾晶须。
作为一种优选的技术方案，所述空心微珠为空心玻璃微珠。
作为一种优选的技术方案，所述空心玻璃微珠直径为10-30μm。
作为一种优选的技术方案，所述阻燃剂和改性水滑石的质量比为(2-6)：1。
作为一种优选的技术方案，所述阻燃剂为双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺的组合物。
作为一种优选的技术方案，所述双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺的质量比为(1-5)：1。
作为一种优选的技术方案，所述改性水滑石的制备原料包括九水偏硅酸钠、水滑石、十二烷基磺酸钠、磷酸酯盐。
作为一种优选的技术方案，所述磷酸酯盐为单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐。
作为一种优选的技术方案，所述改性水滑石的制备方法为：
(1)取九水偏硅酸钠溶解到去离子水中，配置成0.08-0.12mol/L的偏硅酸钠溶液；
(2)称取9-12g水滑石，然后置于三口烧瓶中，倒入上述配置好的0.08-0.12mol/L偏硅酸钠溶液，用0.8-1.2mol/L的HNO3溶液调节pH至10-11，70-80℃下油浴搅拌15-25h，反应结束后，对反应液离心，并用无水乙醇经过反复洗涤，直至洗涤液pH＝7-8，将沉淀置于鼓风干燥箱中80-86℃干燥22-26h，得到改性水滑石的前体物；
(3)将步骤(2)得到的改性水滑石前体物加入到浓度为0.16-0.20mol/L的十二烷基磺酸钠溶液中，每克水滑石对应十二烷基磺酸钠1-4mL，在70-80℃水浴中搅拌1-4h后加入0.1-0.3mol/L单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液，每克水滑石对应单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液4-6mL，再在75-85℃水浴中搅拌反应5-8h，产物经过滤，洗涤，滤干后，在90-110℃下烘干，再在110-130℃下活化4-8h；制得改性水滑石。
作为一种优选的技术方案，所述交联剂为含氢硅油；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；所述发泡助剂为氧化锌；所述脱模剂为硬酯酸锌；所述硫化剂为过氧化苯甲酰。
本发明第二个方面提供了如上所述一种含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料的制备方法，包括如下步骤：将硅橡胶生胶、气凝胶、低热导率隔热填料、空心微珠、阻燃剂、改性水滑石、硅烷偶联剂KH-550混炼并陈放；随后置于温度为100-120℃的真空干燥箱中热处理2-3h，冷却至室温后再次将其返炼，加入发泡剂、助发泡剂、脱模剂、硫化剂，继续混炼10-15min发泡硫化，得半成品，将半成品热处理，冷却至室温，即得含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料。
有益效果：本发明提供了一种含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料。通过将低热导率隔热填料、空心微珠、阻燃剂、改性水滑石混合后添加到生胶中制得硅橡胶泡沫材料。该橡胶泡沫材料具有低的导热系数阻值，良好的隔热性能、阻燃效果、力学性能、耐紫外线性能和持久稳定的抗静电性；同时通过采用二氧化硅气凝胶对硅橡胶进行补强，改善无机填料与硅橡胶之间的分散性和相容性，使得没有结构化现象。所以通过上述原材料的组合，可以得到一种具有高强度、高耐磨性，低导热系数、耐温、耐老化、阻燃和抗静电的高性能硅橡胶泡沫材料。能够满足国防军工、航空航天等领域对该材料的特殊需求。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包括”同义。本文中所用的术语“包括”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包括所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包括除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
针对上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料，其制备原料，按重量计，包括硅橡胶生胶98-102、气凝胶14-16、低热导率隔热填料14-16、空心微珠8-12、阻燃剂8-16、改性水滑石2-4、硅烷偶联剂KH-550 1-3、交联剂2-4、发泡剂4-10、发泡助剂1-3、脱模剂0.1-0.5、硫化剂3-7。
【硅橡胶生胶】
在一种实施方式中，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶。
在一种优选的实施方式中，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶，其乙烯基含量为0.19-0.24％，分子量为45-70万。
本发明所述的甲基乙烯基硅橡胶是由二甲基硅氧烷与少量乙烯基硅氧烷共聚而成，乙烯基含量一般为0.1-0.3％(摩尔分数)。甲基乙烯基硅氧烷单元的含量对硫化作用和硫化胶耐热性有很大影响，含量过少则作用不显著，含量过大达0.5％(摩尔分数)会降低硫化胶的耐热性。
实施例中甲基乙烯基硅橡胶购买自安徽明怡硅业有限公司，牌号MY3110-3(乙烯基含量为0.19-0.24％，分子量为45-70万)。
【气凝胶】
在一种实施方式中，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。
本发明所述的二氧化硅气凝胶的主要成分为SiO2。二氧化硅气凝胶中独特的纳米孔和三维网状结构使其具有极低的导热系数，一方面，纳米孔孔径与声子的平均自由程相近，纳米孔会对声子产生较强的散射作用，降低声子的平均自由程，降低气固耦合的效率，并且二氧化硅气凝胶中的纳米孔孔壁会不断的对热辐射进行反射、折射，使辐射传递的热量不断下降；另一方面，二氧化硅气凝胶的孔隙尺寸与空气分子的平均自由程相近，纳米孔内的气体分子往往失去自由流动的能力，使得气孔内处于真空状态，对流传热的效率接近于零，从而起到隔热的作用。
实施例中二氧化硅气凝胶购买自廊坊科诺建材有限公司；型号：KN-0215，导热系数0.02W/m·K。
【低热导率隔热填料】
在一种实施方式中，所述低热导率隔热填料为六钛酸钾晶须。
本发明所述的六钛酸钾晶须的组成为K2Ti6O13，结构为连锁隧道式结构，K+离子居隧道中间。这种结构导致的直接结果是K+离子具有高的稳定性，也因为这种结构，使六钛酸钾晶须具有优良的力学性能和物理性能、稳定的化学性质、高温下导热系数低热容大，优异的耐腐性，隔热性，耐磨性，润滑性，还具有极高的红外反射及漫反射率。
实施例中六钛酸钾晶须购买自上海凯射丰实业有限公司，CAS：12030-97-6，规格H6K-A1。
【空心微珠】
在一种实施方式中，所述空心微珠为空心玻璃微珠。
本发明所述的空心玻璃微珠是由无机材料构成的。按化学成有：二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁、硅酸钠等，为内部充斥CO2等气体的封闭微型球体。其具有阻燃和隔热的特点。
实施例中空心玻璃微珠购买自广东兆通波塑科技有限公司，型号：ST9040，粒度为300目。
【阻燃剂】
在一种实施方式中，所述阻燃剂为双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺的组合物。
在一种实施方式中，所述双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺的质量比为(1-5)：1。
在一种优选的实施方式中，所述双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺的质量比为3：1。
本发明所述的双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺，其结构为：
Figure BDA0002177297130000061
其含磷量16.95％，含氮量15.33％。其原料来源丰富，无卤、低毒、不腐蚀对热和紫外线稳定。
实施例中双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺的合成步骤为：在100L三口烧瓶中，加入8.0g季戊四醇磷酸酯，2.0mL三氯氧磷和100mL乙腈，在氮气保护下加热至80℃，反应20h，冷却，倾出上层清液并蒸出大部分乙腈，得到中间体；随后将所得中间体加入到100mL三口烧瓶中，加入1.24g三聚氰胺和40mL水，加热回流14h，用水冷却后过滤，用水洗涤至无氯离子为止。放置在70℃烘箱干燥至恒重，得白色粉末双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺。
实施例中季戊四醇磷酸酯，购买自上海肯恩化学科技有限公司，CAS：5301-78-0；实施例中三氯氧磷购买自上海嵩爰化工科技有限公司，CAS：10025-87-3；实施例中三聚氰胺购买自百灵威科技有限公司，CAS：108-78-1。
本发明所述的聚磷酸三聚氰胺结构式为：
Figure BDA0002177297130000062
其含磷量15％，含氮量40.7％。
实施例中聚磷酸三聚氰胺购买自深圳市思美泉生物科技有限公司，CAS：218768-84-4。
本发明人发现，通过采用双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺组合使用，能够显著提高阻燃性能。可能是由于所述双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺在燃烧过程中三聚氰胺受热分离，然后三聚氰胺发生开环降解和NH3的释放，同时双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺脱除三聚氰胺后余下的部分继续脱水并开环降解，生成聚磷酸，促进泡沫材料表层快速脱水炭化，形成的交联状固体物质或炭化层结构稳定，降低材料的质量损失速度，阻止聚合物热分解释放可燃性气体。并且双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺的质量比为3：1时，阻燃性能具有优异的效果，其可能的原因此时脱除下来的三聚氰胺燃烧产生的不燃气体可达到浓度最大值，可充分稀释可燃气体，另外其与聚磷酸部分共同促进交链成炭，降低了可燃物的分解温度，发挥了阻燃的最大效能。另外，本发明人也意外发现在该比例下该材料还具有耐紫外的效果，可能的原因是在热降解过程中碳氢化合物、醛基化合物、羰基化合物、醚类化合物被释放出来，这些基团可吸收紫外光线，将其能量转化为无害的热能、化学能或长波光能等释放，被紫外线激发的高分子激发态可迅速淬灭返回基态。
【改性水滑石】
在一种实施方式中，所述改性水滑石的制备原料包括九水偏硅酸钠、水滑石、十二烷基磺酸钠、磷酸酯盐。
在一种实施方式中，所述磷酸酯盐为单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐。
在一种实施方式中，所述改性水滑石的制备方法为：
(1)取九水偏硅酸钠溶解到去离子水中，配置成0.08-0.12mol/L的偏硅酸钠溶液；
(2)称取9-12g水滑石，然后置于三口烧瓶中，倒入上述配置好的0.08-0.12mol/L偏硅酸钠溶液，用0.8-1.2mol/L的HNO3溶液调节pH至10-11，70-80℃下油浴搅拌15-25h，反应结束后，对反应液离心，并用无水乙醇经过反复洗涤，直至洗涤液pH＝7-8，将沉淀置于鼓风干燥箱中80-86℃干燥22-26h，得到改性水滑石的前体物；
(3)将步骤(2)得到的改性水滑石前体物加入到浓度为0.16-0.20mol/L的十二烷基磺酸钠溶液中，每克水滑石对应十二烷基磺酸钠1-4mL，在70-80℃水浴中搅拌1-4h后加入0.1-0.3mol/L单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液，每克水滑石对应单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液4-6mL，再在75-85℃水浴中搅拌反应5-8h，产物经过滤，洗涤，滤干后，在90-110℃下烘干，再在110-130℃下活化4-8h；制得改性水滑石。
在一种优选的实施方式中，所述改性水滑石的制备方法为：
(1)取九水偏硅酸钠溶解到去离子水中，配置成0.1mol/L的偏硅酸钠溶液；
(2)称取10g水滑石，然后置于500mL三口烧瓶中，倒入上述配置好的0.10mol/L偏硅酸钠溶液，用1mol/L的HNO3溶液调节pH至10-11，75℃下油浴搅拌20h，反应结束后，对反应液离心，并用无水乙醇经过反复洗涤，直至洗涤液pH＝7，将沉淀置于鼓风干燥箱中83℃干燥24h，得到改性水滑石的前体物；
(3)将步骤(2)得到的改性水滑石前体物加入到浓度为0.18mol/L的十二烷基磺酸钠溶液中，每克水滑石对应十二烷基磺酸钠3mL，在85℃水浴中搅拌3h后加入0.2mol/L单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液，每克水滑石对应单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液5mL，产物经过滤，洗涤，滤干后，在100℃下烘干，再在120℃下活化6h；制得改性水滑石。
实施例中九水偏硅酸钠购买自上海阿拉丁生化科技股有限公司，CAS：13517-24-3。
实施例中1mol/L的HNO3溶液的配置方法：量取66.67mL分析纯浓硝酸，加水稀释至1000mL，混匀即得。
实施例中0.18mol/L十二烷基磺酸钠溶液的制备方法为：将24.5g十二烷基磺酸钠置搅拌器中，搅拌并加入500mL去离子水，即得。实施例中十二烷基磺酸钠购买自上海阿拉丁生化科技股有限公司，CAS：2386-53-0。
实施例中0.2mol/L单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液的制备方法为：将13.62g单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐置搅拌器中，搅拌并加入500mL去离子水，即得。
本发明所述的水滑石又称双金属复合氢氧化物(Layered Double Hydroxide s，简写为LDHs)，是一种典型的阴离子型层状材料，其中二价和三价金属离子的氢氧化物相互间高度分散并以共价键构成主体层板，且富含正电荷。层间阴离子通过氢键、范德华力、静电作用等与层板结合，其组成通式为[M2+ 1－xM3+ x(OH)2]An- x/n·mH2O，式中M指层板阳离子，A指价数为n的层板间阴离子，x＝nM2+/n[M2++M3+]，通常0.2≤x≤0.3。
实施例中水滑石购买自郑州康菲化工有限公司，CAS：597639-57。
本发明所述的磷酸酯盐是表面活性剂。具有良好的抗静电、乳化性、润湿性、发泡性和分散等性能。
实施例中单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐购买自广州浩宇国际贸易有限公司，CAS：115-77-5。
本发明人发现，通过加入改性水滑石，能够提高该材料的阻燃性能、抗静电性能和力学性能。可能是由于通过对水滑石进行硅酸根插层和阴离子表面活性剂处理改性，提高了其在橡胶溶胶中的分散性和相容性，使水滑石可以和聚合物更好的复合，得到力学性能良好的阻燃材料。并且所述阻燃剂和改性水滑石的质量比为4：1时，其可以起到一个协助阻燃的效果，两者协同后也增强了在硅橡胶溶胶中的相容性。另外，改性水滑石的层间插入硅酸根离子，而表面活性剂中也存在S和P两种元素，本身的阻燃剂中存在着大量的P、N两种元素，即本发明把P、Si、N、S四种优异的阻燃元素设计到同一个阻燃体系下，其中含P、S结构是良好的酸源；含Si是优良的炭源；富氮结构是气源。因此本发明阻燃剂是一种集酸源、炭源和气源于一身的新型高效大分子无卤阻燃剂。同时，在实验过程中本发明人也意外发现在该比例下，该材料还具有很好的抗静电效果，可能是由于该改性的水滑石表面覆盖双银离子表面活性剂，可在材料表面形成导电层，从而降低其表面电阻率，使已经产生的静电荷迅速泄漏的技术。所以在阻燃的同时，也提高了材料的抗静电性能。
【硅烷偶联剂KH-550】
本发明所述的硅烷偶联剂KH-550中文化学名称为：3-氨基丙基三乙氧基硅烷，化学结构式为NH2CH2CH2CH2Si(OC2H5)3，呈碱性。外观为无色或微黄色透明液体，活化度高，通用性强。产品分子的含硅部分能够提供对基材的强力键接。主要的胺官能团能与一系列热固性树脂、热塑性塑料和合成橡胶材料发生作用。
实施例中硅烷偶联剂KH-550购买自杭州大地化工有限公司，CAS：919-30-2。
本发明人发现硅烷偶联剂KH-550可以改善无机填料与硅橡胶溶胶之间的相容性。
【交联剂】
在一种实施方式中，所述交联剂为含氢硅油。
实施例中的含氢硅油购买自Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，CAS：63148-57-2。
【发泡剂】
在一种实施方式中，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
本发明所述的发偶氮二甲酰胺偶氮二甲酰胺，又名偶氮二酰胺、二氮烯二羧酸酰胺，化学式为C2H4N4O2，分子式为NH2CON＝NCONH2。商品名为发泡剂AC或发泡剂ADC，是一种白色或淡黄色粉末，无毒，无嗅，不易燃烧，具有自熄性。
实施例中偶氮二甲酰胺购买自百灵威科技有限公司，CAS：123-77-3。
【发泡助剂】
在一种实施方式中，所述发泡助剂为氧化锌。
本发明所述的氧化锌为四针状氧化锌晶须，可降低泡孔尺寸，优化泡孔分布。
实施例中氧化锌购买自上海阿拉丁生化科技股有限公司，CAS：1314-13-2。
【脱模剂】
本发明所述的脱模剂是用在两个彼此易于粘着的物体表面的一个界面涂层，它可使物体表面易于脱离、光滑及洁净。
在一种实施方式中，所述脱模剂为硬酯酸锌。
本发明所述的硬酯酸锌为白色粉末，不溶于水，溶于热的乙醇、苯、甲苯、松节油等有机溶剂；在干燥的条件下有火险性，自燃点900℃；有吸湿性。
实施例中硬酯酸锌购买自尤尼威尔化学品(上海)有限公司，CAS：557-05-1。
【硫化剂】
在一种实施方式中，所述硫化剂为过氧化苯甲酰。
本发明所述过氧化苯甲酰化学式：(C6H5COO)2，简称BPO，是一种有机过氧化物。是一种常用的自由基聚合反应的引发剂。
实施例中过氧化苯甲酰购买自上海麦克林生化科技有限公司，CAS：94-36-0。
一种含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料的制备方法，包括如下步骤：将硅橡胶生胶、气凝胶、低热导率隔热填料、空心微珠、阻燃剂、改性水滑石、硅烷偶联剂KH-550混炼并陈放；随后置于温度为100-120℃的真空干燥箱中热处理2-3h，冷却至室温后再次将其返炼，加入发泡剂、助发泡剂、脱模剂、硫化剂，继续混炼10-15min发泡硫化，得半成品，将半成品热处理，冷却至室温，即得含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料。
实施例
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例中双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺的合成步骤为：在100L三口烧瓶中，加入8.0g季戊四醇磷酸酯，2.0mL三氯氧磷和100mL乙腈，在氮气保护下加热至80℃，反应20h，冷却，倾出上层清液并蒸出大部分乙腈，得到中间体；随后将所得中间体加入到100mL三口烧瓶中，加入1.24g三聚氰胺和40mL水，加热回流14h，用水冷却后过滤，用水洗涤至无氯离子为止。放置在70℃烘箱干燥至恒重，得白色粉末双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺。
实施例中1mol/L的HNO3溶液的配置方法：量取66.67mL分析纯浓硝酸，加水稀释至1000mL，混匀即得。
实施例中0.18mol/L十二烷基磺酸钠溶液的制备方法为：将24.5g十二烷基磺酸钠置搅拌器中，搅拌并加入500mL去离子水，即得。实施例中十二烷基磺酸钠购买自上海阿拉丁生化科技股有限公司，CAS：2386-53-0。
实施例中0.2mol/L单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液的制备方法为：将13.62g单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐置搅拌器中，搅拌并加入500mL去离子水，即得。
实施例1
实施例1提供了一种含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料，所述含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料其制备原料，按重量计，包括硅橡胶生胶100、气凝胶15、低热导率隔热填料15、空心微珠10、阻燃剂12、改性水滑石3、硅烷偶联剂KH-550 2、交联剂3、发泡剂7、发泡助剂2、脱模剂0.3、硫化剂5。
所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶，其乙烯基含量为0.19-0.24％，分子量为45-70万。
所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。
所述低热导率隔热填料为六钛酸钾晶须。
所述空心微珠为空心玻璃微珠，所述空心玻璃微珠直径为10-30μm。
所述阻燃剂和改性水滑石的质量比为4：1。
所述阻燃剂为双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺。
所述双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺的质量比为3：1。
所述改性水滑石的制备原料包括九水偏硅酸钠、水滑石、十二烷基磺酸钠、磷酸酯盐。
所述磷酸酯盐为单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐。
所述改性水滑石的制备方法为：
(1)取九水偏硅酸钠溶解到去离子水中，配置成0.1mol/L的偏硅酸钠溶液；
(2)称取10g水滑石，然后置于500mL三口烧瓶中，倒入上述配置好的0.10mol/L偏硅酸钠溶液，用1mol/L的HNO3溶液调节pH至10-11，75℃下油浴搅拌20h，反应结束后，对反应液离心，并用无水乙醇经过反复洗涤，直至洗涤液pH＝7，将沉淀置于鼓风干燥箱中83℃干燥24h，得到改性水滑石的前体物；
(3)将步骤(2)得到的改性水滑石前体物加入到浓度为0.18mol/L的十二烷基磺酸钠溶液中，每克水滑石对应十二烷基磺酸钠3mL，在85℃水浴中搅拌3h后加入0.2mol/L单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液，每克水滑石对应单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液5mL，产物经过滤，洗涤，滤干后，在100℃下烘干，再在120℃下活化6h；制得改性水滑石。
所述交联剂为含氢硅油；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；所述发泡助剂为氧化锌；所述脱模剂为硬酯酸锌；所述硫化剂为过氧化苯甲酰。
所述含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料的制备方法，包括如下步骤：将硅橡胶生胶、气凝胶、低热导率隔热填料、空心微珠、阻燃剂、改性水滑石、硅烷偶联剂KH-550混炼并陈放；随后置于温度为100-120℃的真空干燥箱中热处理2-3h，冷却至室温后再次将其返炼，加入发泡剂、助发泡剂、脱模剂、硫化剂，继续混炼10-15min发泡硫化，得半成品，将半成品热处理(130℃，6h)，冷却至室温，即得含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于所述含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料其制备原料，按重量计，包括硅橡胶生胶98、气凝胶14、低热导率隔热填料14、空心微珠8、阻燃剂8、改性水滑石2、硅烷偶联剂KH-550 1、交联剂2、发泡剂4、发泡助剂1、脱模剂0.1、硫化剂3。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于所述含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料其制备原料，按重量计，包括硅橡胶生胶102、气凝胶16、低热导率隔热填料16、空心微珠12、阻燃剂16、改性水滑石4、硅烷偶联剂KH-550 3、交联剂4、发泡剂10、发泡助剂3、脱模剂0.5、硫化剂7。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于所述含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料的制备原料不包括气凝胶。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于所述含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料的制备原料不包括低热导率隔热填料。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于所述含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料的制备原料不包括空心微珠。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于所述含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料的制备原料不包括阻燃剂。
对比例5
对比例5与实施例1的区别在于所述含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料的制备原料不包括改性水滑石。
对比例6
对比例6与实施例1的区别在于所述含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料其制备原料，按重量计，包括硅橡胶生胶100、气凝胶15、低热导率隔热填料15、空心微珠10、阻燃剂16、改性水滑石2、硅烷偶联剂KH-550 2、交联剂3、发泡剂7、发泡助剂2、脱模剂0.3、硫化剂5。
所述阻燃剂和改性水滑石的质量比为8：1。
对比例7
对比例7与实施例1的区别在于所述含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料其制备原料，按重量计，包括硅橡胶生胶100、气凝胶15、低热导率隔热填料15、空心微珠10、阻燃剂8、改性水滑石4、硅烷偶联剂KH-550 2、交联剂3、发泡剂7、发泡助剂2、脱模剂0.3、硫化剂5。
所述阻燃剂和改性水滑石的质量比为2：1。
对比例8
对比例8与实施例1的区别在于所述阻燃剂不包括双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺。
对比例9
对比例9与实施例1的区别在于所述阻燃剂不包括聚磷酸三聚氰胺。
对比例10
对比例10与实施例1的区别在于所述双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺的质量比为5：1。
对比例11
对比例11与实施例1的区别在于所述双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺的质量比为1：1。
对比例12
对比例12与实施例1的区别在于所述改性水滑石的制备原料不包括九水偏硅酸钠。
所述改性水滑石的制备方法为：称取10g水滑石，加入到浓度为0.18mol/L的十二烷基磺酸钠溶液中，每克水滑石对应十二烷基磺酸钠3mL，在85℃水浴中搅拌3h后加入0.2mol/L单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液，每克水滑石对应单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液5mL，产物经过滤，洗涤，滤干后，在100℃下烘干，再在120℃下活化6h；制得改性水滑石。
对比例13
对比例13与实施例1的区别在于所述改性水滑石的制备原料不包括十二烷基磺酸钠。
所述改性水滑石的制备方法为：
(1)取九水偏硅酸钠溶解到去离子水中，配置成0.1mol/L的偏硅酸钠溶液；
(2)称取10g水滑石，然后置于500mL三口烧瓶中，倒入上述配置好的0.10mol/L偏硅酸钠溶液，用1mol/L的HNO3溶液调节pH至10-11，75℃下油浴搅拌20h，反应结束后，对反应液离心，并用无水乙醇经过反复洗涤，直至洗涤液pH＝7，将沉淀置于鼓风干燥箱中83℃干燥24h，得到改性水滑石的前体物；
(3)将步骤(2)得到的改性水滑石前体物加入到0.2mol/L单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液中，每克水滑石对应单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐溶液8mL，再在85℃水浴中搅拌反应6h，产物经过滤，洗涤，滤干后，在100℃下烘干，再在120℃下活化6h；制得改性水滑石。
对比例14
对比例14与实施例1的区别在于所述改性水滑石的制备原料不包括磷酸酯盐。
所述改性水滑石的制备方法为：
(1)取九水偏硅酸钠溶解到去离子水中，配置成0.1mol/L的偏硅酸钠溶液；
(2)称取10g水滑石，然后置于500mL三口烧瓶中，倒入上述配置好的0.10mol/L偏硅酸钠溶液，用1mol/L的HNO3溶液调节pH至10-11，75℃下油浴搅拌20h，反应结束后，对反应液离心，并用无水乙醇经过反复洗涤，直至洗涤液pH＝7，将沉淀置于鼓风干燥箱中83℃干燥24h，得到改性水滑石的前体物；
(3)将步骤(2)得到的改性水滑石前体物加入到浓度为为0.18mol/L的十二烷基磺酸钠溶液中，每克水滑石对应的十二烷基磺酸钠溶液体积为8mL，在85℃水浴中搅拌6h，产物经过滤，洗涤，滤干后，在100℃下烘干，再在120℃下活化6h；制得改性水滑石。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本公开的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。
性能评价
阻燃性能：本实验采用氧指数测定仪HC-2测试硅橡胶泡沫的氧指数(LOI)，试样的制备参照GB527的标准。
耐紫外性能表征：参照GB/T 18950-2003橡胶和塑料软管静态下耐紫外线性能测定的标准进行检测。
抗静电性能表征：体积电阻测定按GB/T 1410-2006的规定执行；
力学性能表征：按照中华人民共和国国家标准GB/T 6344-2008/ISO 1798：2008软质泡沫聚合材料拉伸强度和断裂伸长率的测定。
测试结果如下表：
表1：材料各项性能指标的测试结果
Figure BDA0002177297130000171
Figure BDA0002177297130000181
从上述表格中可以看出，本发明提供的一种含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料，具有显著的阻燃性能，同时该材料也具有优良的耐紫外性能、抗静电性能和良好的力学性能。

Claims (5)

1.一种含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料，其特征在于，其制备原料，按重量计，包括硅橡胶生胶98-102、气凝胶14-16、低热导率隔热填料14-16、空心微珠8-12、阻燃剂8-16、改性水滑石2-4、硅烷偶联剂KH-5501-3、交联剂2-4、发泡剂4-10、发泡助剂1-3、脱模剂0.1-0.5、硫化剂3-7；
所述气凝胶为二氧化硅气凝胶；所述低热导率隔热填料为六钛酸钾晶须；所述空心微珠为空心玻璃微珠；
所述阻燃剂和改性水滑石的质量比为(2-6)：1；
所述阻燃剂为双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺的组合物，所述双(2,6,7-三氧杂-1-1磷杂双环[2.2.2]辛烷-1-氧-4-亚甲基)酸式磷酸酯三聚氰胺和聚磷酸三聚氰胺的质量比为(1-5)：1；
所述改性水滑石的制备原料包括九水偏硅酸钠、水滑石、十二烷基磺酸钠、磷酸酯盐。
2.根据权利要求1所述的含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶。
3.根据权利要求1所述的含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述磷酸酯盐为单烷基醚磷酸酯三乙醇胺盐。
4.根据权利要求1所述的含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述交联剂为含氢硅油；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；所述发泡助剂为氧化锌；所述脱模剂为硬酯酸锌；所述硫化剂为过氧化苯甲酰。
5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将硅橡胶生胶、气凝胶、低热导率隔热填料、空心微珠、阻燃剂、改性水滑石、硅烷偶联剂KH-550混炼并陈放；随后置于温度为100-120℃的真空干燥箱中热处理2-3h，冷却至室温后再次将其返炼，加入发泡剂、助发泡剂、脱模剂、硫化剂，继续混炼10-15min发泡硫化，得半成品，将半成品热处理，冷却至室温，即得含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料。
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