CN114752219A - 一种室温发泡硅橡胶泡沫材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种室温发泡硅橡胶泡沫材料及其制备方法与应用，该泡沫材料原料包括以下重量份组分：107胶20‑80份、乙烯基硅油5‑20份、羟基硅油2‑10份、醇类化合物1‑5份、含氢硅油10‑40份、纳米填料3‑40份、抑制剂0.1‑5份以及催化剂0.1‑5份。制备方法为通过在室温下机械搅拌，含氢硅油作为交联剂与发泡剂，在铂金催化剂下，会发生加成硫化和缩合发泡反应，生成H2制备硅橡胶泡沫材料，成型后收缩小，不塌陷，发泡体积是未发泡前的3～5倍；本发明应用在声屏障上作为吸声材料，隔声效果好，减震阻燃，且防潮防霉，有效使用寿命相较于传统的岩棉材料更长。
Description
技术领域
本发明属于硅橡胶泡沫材料技术领域，具体的，涉及一种室温发泡硅橡胶泡沫材料及其制备方法与应用。
背景技术
硅橡胶泡沫材料是一种具有多孔结构的硅橡胶材料，具有优异的吸声、减震、阻燃、耐老化、耐温变的轻质材料，其优异的性能使得在交通运输、电子工业领域有着广泛的应用。
室温发泡硅橡胶可在室温环境进行发泡，分为缩合型和加成型两个类型。缩合脱氢型发泡硅橡胶是以α、ω二羟基聚二甲基硅氧烷(107胶)为基础聚合物，发泡助剂(醇或羟基硅油)，含氢硅油为交联剂，在有机锡或铂催化剂的催化下，发生脱氢缩合反应，进行交联，产生H2，形成泡沫材料。缩合型硅橡胶的硫化速度比较慢，副产物多。加成型硅橡胶是以乙烯硅油(端乙烯基硅油和高乙烯基硅油)为主体，含氢硅油为交联剂，铂催化剂催化，室温下发生加成反应进行交联固化的硅橡胶。但羟基硅油的析出会导致泡孔结构被破坏，形成泡沫的稳定性差。
声屏障大部分使用岩棉作为吸音材料，但其不具备防潮防霉，时间长容易发生老化，岩棉的性能逐渐降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种室温发泡硅橡胶泡沫材料及其制备方法与应用，解决现有技术中缩合型硅橡胶的硫化速度比较慢，副产物多以及声屏障中岩棉材料难以符合要求的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种室温发泡硅橡胶泡沫材料，原料包括以下重量份组分：107胶20-80份、乙烯基硅油5-20份、羟基硅油2-10份、醇类化合物1-5份、含氢硅油10-40份、纳米填料3-40份、抑制剂0.1-5份以及催化剂0.1-5份；
所述的107胶粘度为1000-10000mPa·s。
所述的乙烯基硅油为端乙烯基硅油，粘度为10000-100000mPa·s。
所述的羟基硅油的分子量为300-1500，羟基含量为3-15％。
所述的醇类化合物包括乙醇、异丙醇和正丁醇的任意一种或多种组合。
所述的含氢硅油的氢含量为0.01-1.8wt％，优选为0.4-1.5wt％。
所述的纳米填料包括纳米白炭黑、纳米氢氧化铝、纳米氢氧化镁、纳米钛白粉、纳米碳酸钙与纳米空心玻璃微珠的任意一种或多种组合。
所述的抑制剂为炔醇类抑制剂，具体为1-乙炔基-1-环己醇、3，5-二甲基-1-己炔-3-醇与3-甲基-1-十二炔-3-醇中的至少一种，优选为1-乙炔基-1-环己醇。
所述的催化剂为铂含量为1000-5000ppm的铂金络合物催化剂。
上述的室温发泡硅橡胶泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将粘度1000mPa·s的107胶20-80份，粘度10000mPa·s乙烯基硅油5-20份，羟基硅油2-10份，乙醇1-5份，白炭黑3-10份，纳米填料10-40份，搅拌混合均匀，得到混合物A；
步骤2，在混合物A中加入抑制剂0.1-5份，催化剂0.1-5份，搅拌混合均匀，得到混合物B；
步骤3，在混合物B中，加入含氢硅油10-40份，快速搅拌混合均匀；
步骤4，常温放置5-30min左右开始硫化发泡，1-10h最终硫化发泡成型。
本发明的有益效果：
(1)本发明在室温下机械搅拌，含氢硅油作为交联剂与发泡剂，在铂金催化剂下，会发生加成硫化和缩合发泡反应，生成H2制备硅橡胶泡沫材料，成型后收缩小，不塌陷，发泡体积是未发泡前的3～5倍；
(2)本发明通过在原料中加入乙烯基硅油，能够减少反应过程中的副产物，使整个反应时间可控，且不需要二次硫化加热处理，提升制备过程的可控性，所得发泡硅橡胶泡孔均匀，强度好；
(3)本发明环保无污染，生产成本价格低廉，环保无气味；
(4)本发明应用在声屏障上作为吸声材料，隔声效果好，减震阻燃，且防潮防霉，有效使用寿命相较于传统的岩棉材料更长。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明实施例1中成型的硅橡胶泡沫的结构示意图；
图2是本发明实施例2中成型的硅橡胶泡沫的结构示意图；
图3是本发明实施例3中成型的硅橡胶泡沫的结构示意图；
图4是本发明实施例4中成型的硅橡胶泡沫的结构示意图；
图5是本发明实施例5中成型的硅橡胶泡沫的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
步骤1，将粘度1000mPa·s的107胶20份、粘度10000mPa·s的乙烯基硅油5份、羟基硅油2份、乙醇1份，搅拌混合均匀，得到混合物A；
步骤2，在混合物A中加入抑制剂0.1-5份，催化剂0.1-5份，搅拌混合均匀，得到混合物B；
其中抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇，催化剂为铂含量为1000-5000ppm的铂金络合物催化剂；
步骤3，在混合物B中，加入含氢硅油10份，快速搅拌混合均匀；
步骤4，常温放置5min左右开始硫化发泡，1h最终硫化发泡成型。
实施例2
与实施例1制备的室温发泡硅橡胶泡沫材料的结构相同，区别在于成分和填料的添加量。
步骤1，将粘度1000mPa·s的107胶30份、粘度10000mPa·s的乙烯基硅油10份、羟基硅油4份、乙醇2份、白炭黑5份，搅拌混合均匀，得到混合物A；
步骤2，在混合物A中加入抑制剂0.1份，催化剂0.5份，搅拌混合均匀，得到混合物B；
其中抑制剂为3，5-二甲基-1-己炔-3-醇，催化剂为铂含量为1000-5000ppm的铂金络合物催化剂；
步骤3，在混合物B中，加入含氢硅油20份，快速搅拌混合均匀；
步骤4，常温放置5min左右开始硫化发泡，2h最终硫化发泡成型。
实施例3
与实施例1制备的室温发泡硅橡胶泡沫材料的结构相同，区别在于成分和填料的添加量。
步骤1，将粘度1000mPa·s的107胶40份，粘度10000mPa·s的乙烯基硅油15份，羟基硅油6份，乙醇2份，白炭黑5份，碳酸钙30份，搅拌混合均匀，得到混合物A；
步骤2，在混合物A中加入抑制剂0.1份，催化剂0.5份，搅拌混合均匀，得到混合物B；
其中抑制剂为3-甲基-1-十二炔-3-醇，催化剂为铂含量为1000-5000ppm的铂金络合物催化剂；
步骤3，在混合物B中，加入含氢硅油10份，快速搅拌混合均匀；
步骤4，常温放置5min左右开始硫化发泡，1h最终硫化发泡成型。
实施例4
与实施例1制备的室温发泡硅橡胶泡沫材料的结构相同，区别在于成分和填料的添加量。
步骤1，将粘度1000mPa·s的107胶50份，粘度10000mPa·s的乙烯基硅油20份，羟基硅油8份，乙醇5份，白炭黑5份，氢氧化铝30份，搅拌混合均匀，得到混合物A；
步骤2，在混合物A中加入抑制剂0.1份，催化剂0.5份，搅拌混合均匀，得到混合物B；
其中抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇，催化剂为铂含量为1000-5000ppm的铂金络合物催化剂；
步骤3，在混合物B中，加入含氢硅油40份，快速搅拌混合均匀；
步骤4，常温放置5min左右开始硫化发泡，1h最终硫化发泡成型。
实施例5
与实施例1制备的室温发泡硅橡胶泡沫材料的结构相同，区别在于成分和填料的添加量。
步骤1，将粘度1000mPa·s的107胶20份，粘度10000mPa·s的乙烯基硅油5份，羟基硅油2份，乙醇1份，白炭黑8份，空心玻璃微珠40份，搅拌混合均匀，得到混合物A；
步骤2，在混合物A中加入抑制剂0.1份，催化剂0.5份，搅拌混合均匀，得到混合物B；
其中抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇，催化剂为铂含量为1000-5000ppm的铂金络合物催化剂；
步骤3，在混合物B中，加入含氢硅油10份，快速搅拌混合均匀；
步骤4，常温放置10min左右开始硫化发泡，2h最终硫化发泡成型。
使用年数据与结果分析：
对实施例1至实施例5中制备得到的室温发泡硅橡胶泡沫材料的多项性质进行检测，其中密度的测试标准为GB/T 6343-2009；压缩模量测试标准为GB/T 8813-2020；压缩永久形变测试标准为GB/T 6669-2008；邵氏硬度(A)测试标准为GB/T531.1-2008；拉伸强度、断裂伸长率测试标准为GB/T 528-2009；吸水率测试标准为将样品裁成10cm×10cm×10cm的规格，称重为m1，将样品完全浸没于去离子水中24h，称重为m2，利用公式(m1-m2)/m2×100％计算吸水率；阻燃等级测试标准为UL94，具体测试结果如下表所示：
由上表结果可知，本发明制备得到的室温发泡硅橡胶泡沫材料具有良好的抗拉伸强度与断裂伸长率，0.3左右的表观密度，大大降低了材料重量，使其易于搬运和施工，而低于10％的吸水率能够避免其在使用过程中大量吸水，滋生细菌导致加速老化的问题。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种室温发泡硅橡胶泡沫材料，其特征在于，原料包括以下重量份组分：
107胶20-80份，乙烯基硅油5-20份，羟基硅油2-10份，醇类化合物1-5份，含氢硅油10-40份，纳米填料3-40份，抑制剂0.1-5份与催化剂0.1-5份；
催化剂为铂含量为1000-5000ppm的铂金络合物催化剂；
所述羟基硅油的分子量为300-1500，羟基含量为3-15％。
2.根据权利要求1所述的一种室温发泡硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述107胶的粘度为1000-10000mPa·s。
3.根据权利要求1所述的一种室温发泡硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述的乙烯基硅油为端乙烯基硅油，粘度为10000-100000mPa·s。
4.根据权利要求1所述的一种室温发泡硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述的醇类化合物包括乙醇、异丙醇和正丁醇中的任意一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种室温发泡硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述的含氢硅油的氢含量为0.01-1.8wt％。
6.根据权利要求1所述的一种室温发泡硅橡胶泡沫材料，其特征在于，含氢硅油的氢含量为0.4-1.5wt％。
7.根据权利要求1所述的一种室温发泡硅橡胶泡沫材料，其特征在于：所述的纳米填料为白炭黑、氢氧化铝、氢氧化镁、钛白粉、碳酸钙、空心玻璃微珠的任意一种或多种组合。
8.根据权利要求1所述的一种室温发泡硅橡胶泡沫材料，其特征在于：所述的抑制剂为炔醇类抑制剂。
9.根据权利要求1所述的一种室温发泡硅橡胶泡沫材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将107胶、乙烯基硅油、羟基硅油、醇类化合物与纳米填料搅拌混合均匀，得到混合物A；
步骤2，在混合物A中加入抑制剂与催化剂，搅拌混合均匀，得到混合物B；
步骤3，在混合物B中，加入含氢硅油，快速搅拌混合均匀；
步骤4，常温放置5-30min左右开始硫化发泡，1-10h最终硫化发泡成型。
10.根据权利要求1-8任一所述的一种室温发泡硅橡胶泡沫材料在声屏障吸音材料中的应用。
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Denomination of invention: A room temperature foaming silicone rubber foam material and its preparation method and application Effective date of registration: 20231124 Granted publication date: 20230704 Pledgee: Anhui Qicheng technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: Suntech Environmental Protection Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980067138 |