CN112940335A

CN112940335A - 一种多孔硅橡胶材料的制备方法

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Publication number: CN112940335A
Application number: CN202110153956.5A
Authority: CN
Inventors: 张爱民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2021-06-11

Abstract

本发明公开了一种多孔硅橡胶材料的制备方法，1)、将100份含乙烯基聚硅氧烷、5～30质量份有机氢聚硅氧烷、0.01～1质量份硅氢加成催化剂、1～10质量份有机硅蜡、10～100质量份硅油、10～100质量份增塑剂、10～100质量份水溶性无机盐混合均匀；2)、将1)中得到的混合物进行加热固化反应，得到硅橡胶；3)、将2)中得到的硅橡胶在醇类溶剂中浸泡2～10小时；4)、将3)中得到的硅橡胶在水中浸泡5～20小时；5)、将4)中得到的硅橡胶进行离心、除水、干燥，即可得到多孔硅橡胶。本发明通过有机、无机致孔剂的复配使用，利用新型有机硅蜡和硅油将有机、无机致孔剂均匀分散在硅橡胶中，制备得到的多孔硅橡胶含有均匀微孔且孔径均匀可控。

Description

一种多孔硅橡胶材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅橡胶的制备方法，尤其是涉及一种多孔硅橡胶材料的制备方法。

背景技术

硅橡胶具有耐热性、耐寒性、电绝缘性、压缩永久变形等优异的物理性能。多孔硅橡胶泡沫材料是新发展起来的一种柔性、多孔的高分子弹性体，是硅橡胶经发泡后制成的。它将硅橡胶的特性与泡沫材料的特性结合于一体，作为阻尼、减振、隔音、隔热等高性能材料广泛应用于国防、航空航天以及交通运输、电子工业等领域可以作为硅橡胶海绵使用。

根据泡孔形成过程中发泡剂是否发生化学反应可将发泡方法分为物理发泡法和化学发泡法。

赵祺等人以水作发泡剂，通过制备有机硅乳液实现水在生胶中的分散，待交联完成后再通过热致相分离除去水而成孔的方法制备出孔径在200～600微米的加成型液体硅橡胶泡沫材料。

中国发明专利201710816199.9在硅橡胶中加入热膨胀性胶囊制备多孔硅橡胶海绵。这种方法使用的热膨胀性胶囊价格较高，发泡剂中含有有毒物质丙烯腈以及低沸点烷烃。

中国发明专利201680008462.5采用水作为发泡剂，但是由于聚硅氧烷为疏水聚合物，水无法直接均匀分散在硅橡胶中，需要加入乳化剂以及增稠剂进行分散。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种采用醇可溶性的增塑剂以及水溶性无机盐作为制孔剂制备多孔硅橡胶的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种多孔硅橡胶材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1)，将组分A、组分B、组分C、组分D、组分E、组分F、组分G混合均匀；所述组分A为100份含乙烯基聚硅氧烷，所述含乙烯基聚硅氧烷为含有两个或两个以上乙烯基的聚二有机基硅氧烷；所述组分B为5～30质量份有机氢聚硅氧烷，所述有机氢聚硅氧烷为含有三个及以上的Si-H的有机氢聚硅氧烷；所述组分C为0.01～1质量份硅氢加成催化剂；所述组分D为1～10质量份有机硅蜡；所述组分E为10～100质量份硅油；所述组分F为10～100质量份增塑剂；所述组分G为10～100质量份水溶性无机盐；

步骤2)，将步骤1)中得到的混合物进行加热固化反应，得到硅橡胶；所述加热固化反应温度为50～200℃；

步骤3)，将步骤2)中得到的硅橡胶在醇类溶剂中浸泡，浸泡时间为2～10小时；

步骤4)，将步骤3)中得到的硅橡胶在水中浸泡，浸泡时间为5～20小时；

步骤5)，将步骤4)中得到的硅橡胶进行离心处理，除去自由水分，干燥，即可得到多孔硅橡胶。

进一步地，所述有机氢聚硅氧烷中的Si-H与所述含乙烯基聚硅氧烷中乙烯基的摩尔比为1～2：1。

进一步地，所述硅氢加成催化剂为铂系催化剂、钯系催化剂、铑系催化剂、钌系催化剂、锆系催化剂、钴系催化剂、镍系催化剂中的至少一种或几种。

进一步地，所述有机硅蜡为聚有机硅氧烷-(α-烯烃)-聚氧乙烯共聚物；

其中，x+y+z<5000，1≤n≤21，2≤m＜1000。

进一步地，所述的硅油为羟基硅油。

进一步地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、对苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二异辛酯、己二酸二辛酯、以及癸二酸二丁酯中的任意一种或几种。

进一步地，所述水溶性无机盐为氯化钠、氯化钾、硫酸钠、溴化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的任意一种或几种。

更进一步地，所述的水溶性无机盐颗粒粒径小于100微米。

进一步地，该方法制备的多孔硅橡胶还包含补强剂，所述补强剂为二氧化硅粉末；以每100质量份的组分A计，所述二氧化硅粉末的加入量不大于30质量份。

进一步地，所述二氧化硅的BET比表面积为100m²/g～400m²/g；所述二氧化硅为气相二氧化硅或沉淀二氧化硅；所述二氧化硅经过表面处理剂处理，所述表面处理剂包括有机聚硅氧烷、硅氮烷、氯硅烷、烷氧基硅烷中的至少一种。

上述制备方法中，组分A含乙烯基聚硅氧烷的分子量无特别的限制，从粘度低的液体到粘度高、在室温下不具有自流动性的粘稠物质均可。所述组分B为交联剂，考虑到如果交联不充分，会降低硅橡胶的弹性性能；而如果交联过度，固化后又会导致机械强度变差，耐热性和压缩永久变形性变差，所以选择有机氢聚硅氧烷中的硅氢键与含乙烯基聚硅氧烷中的乙烯基的摩尔比为1～2：1，有机氢聚硅氧烷加入量为5～30质量份。组分C为硅氢加成催化剂，考虑到催化剂的催化效率，优选为铂系催化剂，如铂黑、氯化铂、氯铂酸和一元醇的反应物、烯烃类的络合物、双乙酰乙酸铂等。进一步的，所述铂系催化剂优选为氯铂酸或者Karstedt催化剂(卡斯特催化剂)。其中，所述Karstedt催化剂为二乙烯基四甲基二硅氧烷的铂(0)络合物。组分D为有机硅蜡，且为长链烷基(C₈以上)改性聚硅氧烷；该有机硅蜡通过端基含有双键的有机物与含氢硅油在铂等催化剂催化下发生硅氢加成反应制备得到，所述端基含有双键的有机物包括碳原子数为16以上的α-烯烃、端基为双键的烷基羧酸、端基为双键的烷基羧酸酯、端基为双键的聚氧乙烯醚中的一种。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的多孔硅橡胶的制备方法中，通过增塑剂与有机硅蜡复配使用，提高了增塑剂在硅橡胶中的分散性，使制备得到的多孔硅橡胶含有均匀微孔；将颗粒无机盐分散在硅橡胶中，利用水溶解，使制备得到的多孔硅橡胶的孔径可控；通过有机、无机致孔剂的复配使用，利用新型有机硅蜡和硅油将有机、无机致孔剂均匀分散在硅橡胶中，再溶解、干燥，使制备得到的多孔硅橡胶的孔径均匀。

附图说明

图1为实施例1的扫描电子显微镜(SEM)照片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种多孔硅橡胶材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤1)、100份含乙烯基聚硅氧烷(乙烯基含量2.1％)，5质量份有机氢聚硅氧烷(有机氢含量0.2％)，0.1质量份铂催化剂(含量3000ppm)，1质量份有机硅蜡，10质量份硅油，10质量份增塑剂，10质量份水溶性无机盐混合均匀；步骤2)、将步骤1)中得到的混合物进行加热固化反应，得到硅橡胶；所述加热固化反应温度为150℃；步骤3)、将步骤2)中得到的硅橡胶在醇类溶剂中浸泡，浸泡时间为10小时；步骤4)、将步骤3)中得到的硅橡胶在水中浸泡，浸泡时间为10小时；步骤5)、将步骤4)中得到的硅橡胶进行离心处理，除去自由水分，干燥，即可得到多孔硅橡胶。

测试其性能，测试结果如表1所示。

实施例2

一种多孔硅橡胶材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤1)、100份含乙烯基聚硅氧烷(乙烯基含量2.1％)，30质量份有机氢聚硅氧烷(有机氢含量0.2％)，1质量份铂催化剂(含量3000ppm)，10质量份有机硅蜡，100质量份硅油，100质量份增塑剂，50质量份水溶性无机盐混合均匀；步骤2)、将步骤1)中得到的混合物进行加热固化反应，得到硅橡胶；所述加热固化反应温度为150℃；步骤3)、将步骤2)中得到的硅橡胶在醇类溶剂中浸泡，浸泡时间为10小时；步骤4)、将步骤3)中得到的硅橡胶在水中浸泡，浸泡时间为10小时；步骤5)、将步骤4)中得到的硅橡胶进行离心处理，除去自由水分，干燥，即可得到多孔硅橡胶。

测试其性能，测试结果如表1所示。

实施例3

一种多孔硅橡胶材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤1)、100份含乙烯基聚硅氧烷(乙烯基含量2.1％)，10质量份有机氢聚硅氧烷(有机氢含量0.2％)，0.05质量份铂催化剂(含量3000ppm)，5质量份有机硅蜡，10质量份硅油，50质量份增塑剂，100质量份水溶性无机盐混合均匀；步骤2)、将步骤1)中得到的混合物进行加热固化反应，得到硅橡胶；所述加热固化反应温度为150℃；步骤3)、将步骤2)中得到的硅橡胶在醇类溶剂中浸泡，浸泡时间为10小时；步骤4)、将步骤3)中得到的硅橡胶在水中浸泡，浸泡时间为10小时；步骤5)、将步骤4)中得到的硅橡胶进行离心处理，除去自由水分，干燥，即可得到多孔硅橡胶。

测试其性能，测试结果如表1所示。

实施例4

一种多孔硅橡胶材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤1)、100份含乙烯基聚硅氧烷(乙烯基含量3.5％)，5质量份有机氢聚硅氧烷(有机氢含量0.5％)，0.5质量份铂催化剂(含量3000ppm)，2质量份有机硅蜡，10质量份硅油，50质量份增塑剂，50质量份水溶性无机盐混合均匀；步骤2)、将步骤1)中得到的混合物进行加热固化反应，得到硅橡胶；所述加热固化反应温度为150℃；步骤3)、将步骤2)中得到的硅橡胶在醇类溶剂中浸泡，浸泡时间为10小时；步骤4)、将步骤3)中得到的硅橡胶在水中浸泡，浸泡时间为10小时；步骤5)、将步骤4)中得到的硅橡胶进行离心处理，除去自由水分，干燥，即可得到多孔硅橡胶。

测试其性能，测试结果如表1所示。

实施例5

一种多孔硅橡胶材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤1)、100份含乙烯基聚硅氧烷(乙烯基含量3.5％)，10质量份有机氢聚硅氧烷(有机氢含量0.5％)，0.1质量份铂催化剂(含量3000ppm)，2质量份有机硅蜡，10质量份硅油，10质量份增塑剂，100质量份水溶性无机盐混合均匀；步骤2)、将步骤1)中得到的混合物进行加热固化反应，得到硅橡胶；所述加热固化反应温度为150℃；步骤3)、将步骤2)中得到的硅橡胶在醇类溶剂中浸泡，浸泡时间为10小时；步骤4)、将步骤3)中得到的硅橡胶在水中浸泡，浸泡时间为10小时；步骤5)、将步骤4)中得到的硅橡胶进行离心处理，除去自由水分，干燥，即可得到多孔硅橡胶。

测试其性能，测试结果如表1所示。

表1

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种多孔硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

步骤2)，将步骤1)中得到的混合物进行加热固化反应，得到硅橡胶；所述加热固化反应温度为150℃；

2.如权利要求1所述的一种多孔硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述有机氢聚硅氧烷中的Si-H与所述含乙烯基聚硅氧烷中乙烯基的摩尔比为1～2：1。

3.如权利要求1所述的一种多孔硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述硅氢加成催化剂为铂系催化剂、钯系催化剂、铑系催化剂、钌系催化剂、锆系催化剂、钴系催化剂、镍系催化剂中的至少一种或几种。

4.如权利要求1所述的一种多孔硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述有机硅蜡为聚有机硅氧烷-(α-烯烃)-聚氧乙烯共聚物；

其中，x+y+z<5000，1≤n≤21，2≤m＜1000。

5.如权利要求1所述的一种多孔硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述的硅油为羟基硅油。

6.如权利要求1所述的一种多孔硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、对苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二异辛酯、己二酸二辛酯、以及癸二酸二丁酯中的任意一种或几种。

7.如权利要求1所述的一种多孔硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述水溶性无机盐为氯化钠、氯化钾、硫酸钠、溴化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的任意一种或几种。

8.如权利要求7所述的一种多孔硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述的水溶性无机盐颗粒粒径小于100微米。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的一种多孔硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：该方法制备的多孔硅橡胶还包含补强剂，所述补强剂为二氧化硅粉末；以每100质量份的组分A计，所述二氧化硅粉末的加入量不大于30质量份。

10.如权利要求9所述的一种多孔硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述二氧化硅的BET比表面积为100m²/g～400m²/g；所述二氧化硅为气相二氧化硅或沉淀二氧化硅；所述二氧化硅经过表面处理剂处理，所述表面处理剂包括有机聚硅氧烷、硅氮烷、氯硅烷、烷氧基硅烷中的至少一种。