CN115386331A - 硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料 - Google Patents

硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料，提高硅凝胶口罩密封材料与口罩界面粘接强度的方法。通过硅凝胶与聚丙烯酸酯聚合物复合粘贴来增强硅凝胶与口罩内侧的粘接强度，进而提高口罩与佩戴者面部密封性。硅凝胶由107硅橡胶、二甲基硅油、固化剂制成；聚丙烯酸酯聚合物由丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种单体合成。硅凝胶与使用者面部紧密贴合，聚丙烯酸酯聚合物与口罩内侧紧密贴合，两者复合粘贴可极大提高该密封材料与口罩界面粘接强度，口罩密封性。在口罩的取戴过程中，很容易从皮肤上取下，不会有残留，从口罩内侧也较易撕下，可以进行重复使用。

Description

硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料
技术领域
本发明涉及一种硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料，提高硅凝胶口罩密封材料与口罩界 面粘接强度的材料及制备方法。
技术背景
近些年佩戴口罩基本上成为人们出行的常态，对于抵御空气污染有着极大的作用。最后， 在一些特定工况环境中如木屑厂、矿井、碳酸钙粉碎和其他矿物粉末粉碎车间等粉尘较多的 环境，长期在这种环境中工作，即使劳动者佩戴口罩等防护品，也难于避免工作者患尘肺等 职业疾病。决定口罩防护性能的两大要素为口罩过滤材料自身的过滤性和口罩密封性。
近些年来关于口罩过滤性能的研究已经逐步趋于完善，绝大部分口罩中过滤材料都有优 良的过滤性能，如N95口罩。然而关于口罩密封性的研究较少，提高口罩密封性的举措仍然 存在较多问题，目前提高口罩密封性的措施主要为：使用可塑性材料和粘弹性材料来增加口 罩与佩戴者面部(特别是鼻梁处)的贴合性来提高口罩密封性。其中可塑性材料是通过向口 罩内侧添加一些可塑性材料如：细铁丝、塑形海绵等并通过形变挤压来增强口罩与面部的贴 合，但是这种方式有着一些弊端，如铁丝本身具有一定的硬度而且其并不会直接的与面部接 触，因此该密封方式仍然会使口罩与面部间或多或少的都会存在一定的缝隙，对口罩密封性 改善不佳；而塑性海绵虽然与面部有着一定的接触，但是仅仅依靠不稳定挤压形成的接触， 在不断的呼吸过程中，其接触面也会产生缝隙，同样对口罩密封性提高不显著；并且通过绷 紧口罩皮筋提高口罩密封性会导致面部有挤压痕或耳朵的不舒适感。另一种是使用粘弹性材 料进行密封，其中的代表就是硅凝胶(CN111849367A)，将粘弹性优越的硅凝胶制成条状或 弧形粘贴在口罩内侧，当使用者佩戴时，通过硅凝胶优越的粘弹性来实现口罩与佩戴者面部 进行紧密贴合，从而增强口罩密封性。
但是这种方法会带来了一个新的问题：口罩过滤材料主要为聚丙烯纤维，而硅凝胶材料 与聚丙烯纤维存在界面粘接力不强的问题，导致聚丙烯纤维和硅凝胶之间的粘接性非常差， 即硅凝胶与口罩内侧的粘接强度很小，从而极大的影响口罩密封性。为了解决以上问题，本 发明提供一种提高硅凝胶口罩密封材料与口罩界面粘接强度的方法，可有效提高口罩密封性； 同时，本发明还提供一套用于测试口罩密封性能的装置，用来对不同材料密封的口罩进行口 罩密封性检测，通过对测试结果进行对比，获取到性能最好的密封材料，将其应用于口罩密 封，从而进一步提高口罩密封性。
综上所述，本发明可提高硅凝胶口罩密封材料与口罩界面粘接强度，从而进一步提高口 罩密封性，同时还设计了一套简单实用的用于测试口罩密封性能的装置，对于保障劳动者职 业健康具有重要意义。
发明内容
针对单独使用硅凝胶来提高口罩密封性存在硅凝胶和口罩内侧(聚丙烯纤维)粘接强度 差的问题，本发明提供一种提高硅凝胶口罩密封材料与口罩界面粘接强度的方法，具体如下： 通过在硅凝胶表面复合粘贴一层聚丙烯酸酯聚合物，来提高硅凝胶与口罩内侧的粘结强度， 从而提高口罩密封性。本发明选用的密封材料为硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料，其中硅 凝胶与佩戴者面部贴合，聚丙烯酸酯聚合物与口罩内侧粘贴。
所述的硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料，是将聚丙烯酸酯聚合物浇筑在硅凝胶表面， 形成聚丙烯酸酯聚合物的厚度为0.1-2mm，硅凝胶厚度为1-5mm的硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物 复合材料。
所述硅凝胶由107硅橡胶、二甲基硅油、固化剂制备而成。所述的固化剂由KH560硅烷 偶联剂、甲基三甲氧基硅烷、二丁基锡二月桂酸酯、催化剂(钛酸四丁酯)中的一种或多种 制得。
硅凝胶的制备包括如下步骤：
将二甲基硅油、107硅橡胶混合后制备成A组分；
将KH560硅烷偶联剂、甲基三甲氧基硅烷、二丁基锡二月桂酸酯与钛酸四丁酯混合反应 后得到B组分；
将A、B组分按照10～50：1的质量比混合，室温下倒入模具中固化即可得到硅凝胶。
A组份中各原料的质量份数为二甲基硅油100-120份，107硅橡胶10-25份；
B组分中各原料的质量份数为KH560硅烷偶联剂10-20份、甲基三甲氧基硅烷10-20份、 二丁基锡二月桂酸酯0.5-3份，钛酸四丁酯0.5-3份。
该硅凝胶具有优越的粘性、柔性和韧性。硅凝胶与佩戴者面部具有良好的粘贴性，经过 测试，粘性力为0.2N/cm，符合人体皮肤的粘贴需求；该材料优越的柔性和韧性，能够加强 与佩戴者面部的紧密贴合，尤其在鼻梁部位的高度紧贴，保持着口罩密封性；该材料对于皮 肤的贴合比较温和无刺激，佩戴感觉舒适，在口罩取戴过程中，很容易从皮肤上取下，不会 有残留，可以进行重复使用。
所述的聚丙烯酸酯聚合物是将含丙烯酸酯的原料与乙酸乙酯及偶氮二异丁腈进行反应得 到。
将含丙烯酸酯的原料作为组份A，乙酸乙酯及偶氮二异丁腈的混合原料作为组份B，将 A组份与B组份以滴加的方式在水浴温度为80-90℃下进行反应，滴加完毕后降温至60-75℃， 再加入偶氮二异丁腈进行反应，升温至90-100℃下进行反应，反应完成后加入KH550硅烷偶 联剂，搅拌均匀后得到聚丙烯酸酯聚合物。
含丙烯酸酯的原料包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、 丙烯酸中的一种或多种。
A组份的含丙烯酸酯的原料的质量分数为12-45份，B组份中乙酸乙酯为70-80份，偶氮 二异丁腈为0.5-2份；A组份与B组份滴加完毕后，再加0.1-1份的偶氮二异丁腈。
A组份与B组份在以滴加的方式进行反应前先将部分A组份与部分B组份进行混合，在 水浴温度为80-90℃下进行反应，然后将剩余的A组份与B部分滴加进行反应；其中，A组份的滴加速度为3-10滴/秒，B部分的滴加速度为1-2滴/秒。
在本发明的技术方案中，用于测试口罩密封性的样品制备过程如下：将硅凝胶浇筑在模 具底层，厚度为1-5mm，静置20-30min后，将聚丙烯酸酯聚合物浇筑在硅凝胶表面，厚度为 0.1-2mm，静置6-8h后，可得硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料。该聚丙烯酸酯聚合物具有 粘性，无毒，是一种很好的胶粘剂；该材料与口罩内侧(聚丙烯纤维)有着极强的粘贴性， 经过测试，粘接强度为1-2N/cm，与医用胶带类似，符合与口罩内侧的粘贴需求。其中在硅 胶固化过程中KH560硅烷偶联剂(含环氧基团)可以使硅凝胶中含有环氧基团，添加到聚丙 烯酸酯中的KH550(含有氨基基团)可以与硅胶层表面的环氧基团通过反应，使界面处实现 共价键结合，从而提高聚丙烯酸酯层与硅凝胶层之间的界面粘接强度；聚丙烯酸酯层中具有 丰富的烷烃侧链，如丁基、辛基等，可提高其与口罩侧PP纤维之间的相互作用力，其提高粘 结强度机理如图1所示。
将上述硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料应用于口罩密封，示意图如图2所示：硅凝胶 与佩戴者面部粘贴，聚丙烯酸酯聚合物与口罩内侧粘贴、硅凝胶和聚丙烯酸酯聚合物之间复 合粘贴，其中硅凝胶和聚丙烯酸酯聚合物之间粘性＞聚丙烯酸酯聚合物与口罩内侧粘性＞硅 凝胶与佩戴者面部粘性。
本发明设计了一套用于测试口罩密封性能的装置(见图3-4)，一种口罩密封性检测装置， 包括环境模拟箱体、检测箱和注射器，注射器端部通过三通管分别与环境模拟箱体和检测箱 内部连通，环境模拟箱体内部设有人头模型，三通管通过抽风软管与人头模型内部的鼻腔连 通，检测箱内部与粒子检测仪连接，三通管与环境模拟箱体之间设有第一单向阀，三通管与 检测箱之间设有第二单向阀。
优选方案中，环境模拟箱体上设有多个通风孔，通风孔上设有风扇。
优选方案中，通风孔外部还设有先上折弯的弧形弯管。
优选方案中，环境模拟箱体顶部设有绿色激光源。
优选方案中，检测箱内部设有测量头，测量头与粒子检测仪电连接。
优选方案中，检测箱内部的出风口呈喇叭形开口结构。
优选方案中，还设有电动推杆，电动推杆伸缩杆与注射器连接，电动推杆与电源电连接；
电动推杆一侧还设有控制器，控制器与电动推杆电连接。
该装置的组装方法包括：
S1、将硬质正方体环境模拟箱体放置于实验台上，在环境模拟箱体上方开一个直径为 4-6cm的通风孔，放置绿色激光源，人头模型鼻腔置入抽风软管后，垂直放置在环境模拟箱 体内，同时将3个小风扇分别放置在箱体的各个角落；
S2、在三通管上分别连接三条软管，将其中一条软管连接第一单向阀后，与人头模型鼻 腔内部连接，三通管上另一条软管连接在大型注射器上，将三通管上余下的软管连接第二单 向阀，再插入到检测箱内；
S3、将500-1000ml注射器末端与电动推杆顶端连接，电动推杆行程和往返推拉频率由往 返时间控制，将粒子检测仪的测量头插入到检测箱中，即可组装得到测试口罩密封性能装置。
测试口罩密封性能装置具体检测步骤为：
A1、将密封材料粘贴在口罩内侧后，将口罩佩戴在人头模型面部；
A2、称量0.05-0.1g的二氧化硅粉末放入硬质正方体环境模拟箱体底部，将人头模型垂直 放置在箱体内，打开绿色激光源，来照亮箱体内部，同时打开小风扇，吹5-10秒使二氧化硅 模拟粉尘悬浮均匀后，关闭小风扇；
A3、打开电动推杆开关，使电动推杆往返运动5-8次，同时带动注射器推拉5-8次，将 环境模拟箱体内的粒子吸入到检测箱中；
A4、将粒子检测仪插入检测箱内进行检测，得到吸入到检测箱内的粒子数，重复上述操 作8-10次，将测试得到的粒子数进行分析处理，挑选其中稳定的5-6个数据，取平均值后， 得到最终吸入到检测箱内的粒子数(Nm)；
A5、将未贴密封材料的口罩佩戴在人头模型面部，按照上述步骤做对照试验，得到吸入 的粒子数(Nn)；
A6、同样按照上述步骤，将口罩从人头模型面部取下，得到未经口罩过滤吸入的粒子数 (N0)；
A7、密封材料提高的口罩密封性按照公式计算：(N0-Nm)/(N0-Nn)×100％；
具有密封材料的口罩密封性为：(N0-Nm)/N0×100％。
本发明的积极效果在于：在不改变硅凝胶原有结构下，向硅凝胶表面复合粘贴一层聚丙 烯酸酯聚合物，来提高硅凝胶与口罩内侧的粘结强度，从而提高口罩密封性。佩戴者使用过 程中有一定的清凉感且佩戴舒适，除此之外，在口罩的取戴过程中，很容易从皮肤上取下， 不会有残留，从口罩内侧也较易撕下，可以进行重复使用。本发明可以减少空气中细菌病毒、 粉尘和其他有害物质传播，从而有效保障佩戴者健康。本发明所涉及的高分子材料对人体没 有危害、合成工艺简单、成本低廉、容易生产制造，是一种经济无毒的材料。
本发明的积极效果还在于：搭建一套用于测试口罩密封性能的装置，使用该装置对不同 材料密封的口罩进行口罩密封性检测，通过对检测结果进行对比，可以方便快捷对不同密封 材料进行筛选和优化。
附图说明
图1为硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料界面作用机理示意图。
图2为硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料应用于口罩示意图。其中a是聚丙烯酸酯聚合 物；b是硅凝胶。
图3是本发明测试口罩密封性能的装置示意图。
图4是本发明人头模型安装示意图。
图中：环境模拟箱体1；安装台2；人头模型3；通风孔4；风扇5；弧形弯管6；第一单向阀7；三通管8；注射器9；电源10；控制器11；电动推杆12；绿色激光源13；第二单向 阀14；检测箱15；出风口1501；测量头16；粒子检测仪17；抽风软管18；口罩19；鼻腔 20。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步说明，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
实施例1
如图3-4所示，一种口罩密封性检测装置，包括环境模拟箱体1、检测箱15和注射器9， 注射器9端部通过三通管8分别与环境模拟箱体1和检测箱15内部连通，环境模拟箱体1内 部设有人头模型3，三通管8通过抽风软管18与人头模型3内部的鼻腔20连通，检测箱15内部与粒子检测仪17连接，三通管8与环境模拟箱体1之间设有第一单向阀7，三通管8与 检测箱15之间设有第二单向阀14。搭建一套用于测试口罩密封性能的装置，使用该装置对 不同材料密封的口罩进行口罩密封性检测，通过对检测结果进行对比，可以方便快捷对不同密封材料进行筛选和优化。
优选方案中，环境模拟箱体1上设有多个通风孔4，通风孔4上设有风扇5。环境模拟箱 体1内部的风扇5使二氧化硅模拟粉尘均匀悬浮。
优选方案中，通风孔4外部还设有先上折弯的弧形弯管6。可向弧形弯管6上方加入二 氧化硅粉尘，增加粉尘的浓度。
优选方案中，环境模拟箱体1顶部设有绿色激光源13。来照亮环境模拟箱体1内部。
优选方案中，检测箱15内部设有测量头16，测量头16与粒子检测仪17电连接。测量头16方便安装在检测箱15内部，粒子检测仪17安装在检测箱15外部。
优选方案中，检测箱15内部的出风口1501呈喇叭形开口结构。使二氧化硅粉尘出风更 加均匀，不会扎堆吹出。
优选方案中，还设有电动推杆12，电动推杆12伸缩杆与注射器9连接，电动推杆12与 电源10电连接，电动推杆12一侧还设有控制器11，控制器11与电动推杆12电连接。将大型注射器9末端与电动推杆12顶端连接，电动推杆12行程和往返推拉频率由往返时间控制器11控制。将粒子检测仪17插入到检测箱15中，即可组装得到测试口罩密封性能装置。如图1所示结构。
实施例2
结合实施例1进一步说明，如图3-4所示，将硬质正方体环境模拟箱体1放置于实验台 上，在环境模拟箱体1上方开一个直径为4-6cm的通风孔4，放置绿色激光源13，人头模型3鼻腔20置入抽风软管18后，垂直放置在环境模拟箱体1内，同时将3个小风扇分别放置 在箱体的各个角落。
在三通管8上分别连接三条软管，将其中一条软管连接第一单向阀7后，与人头模型3 鼻腔20内部连接，三通管8上另一条软管连接在大型注射器9上，将三通管8上余下的软管 连接第二单向阀14，再插入到检测箱15内。
将500-1000ml注射器9末端与电动推杆12顶端连接，电动推杆12行程和往返推拉频率 由往返时间控制，将粒子检测仪17的测量头16插入到检测箱15中，即可组装得到测试口罩 密封性能装置。
结合本实施例2进一步说明，如图3～4所示，将密封材料粘贴在口罩19内侧后，将口罩 佩戴在人头模型3面部。
称量0.05-0.1g的二氧化硅粉末放入硬质正方体环境模拟箱体1底部，将人头模型3垂直 放置在箱体内，打开绿色激光源13，来照亮箱体内部，同时打开小风扇5，吹5-10秒使二氧 化硅模拟粉尘悬浮均匀后，关闭小风扇5。
打开电动推杆开关，使电动推杆12往返运动5-8次，同时带动注射器9推拉5-8次，将 环境模拟箱体1内的粒子吸入到检测箱15中。
将粒子检测仪17插入检测箱15内进行检测，得到吸入到检测箱15内的粒子数，重复上 述操作8-10次，将测试得到的粒子数进行分析处理，挑选其中稳定的5-6个数据，取平均值 后，得到最终吸入到检测箱内的粒子数Nm。
将未贴密封材料的口罩19佩戴在人头模型3面部，按照上述步骤做对照试验，得到吸入 的粒子数(Nn)。
同样按照上述步骤，将口罩19从人头模型3面部取下，得到未经口罩过滤吸入的粒子数 (N0)。
密封材料提高的口罩19密封性按照公式计算：(N0-Nm)/(N0-Nn)×100％。
具有密封材料的口罩密封性为：(N0-Nm)/N0×100％。
实施例3
本实施例以硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料的制备方法为例：
硅凝胶制备步骤：取5000cp的二甲基硅油10g与80000cp的107硅橡胶2g，在常温下混 合，搅拌2-3min后得到A组分；取KH560硅烷偶联剂20g、甲基三甲氧基硅烷10g、二丁基锡二月桂酸酯1g、钛酸四丁酯1g混合均匀作为B组分；将A和B组分按照20：1的比例充 分混合搅拌后，加入聚四氟乙烯模具中固化即可得到硅凝胶。
硅凝胶/口罩界面调控用聚丙烯酸酯聚合物合成步骤：取丙烯酸丁酯15g、丙烯酸异辛酯 5g、丙烯酸羟乙酯5g混合后得到组分A；取乙酸乙酯75g，向其中加入0.125g的偶氮二异丁 腈搅拌后得到组分B；取1/10的组分A和1/4的组分B，加入三颈烧瓶中，同时加入20g的 乙酸乙酯溶液；放入80℃的水浴锅中密封搅拌加热5min左右，再加入0.025g的偶氮二异丁 腈，加热30min左右；将剩下的A、B组分分别加入两个恒压漏斗中，以5s/滴和2s/滴的速度滴加2-3h；将水浴锅温度设置为75℃，再向三颈烧瓶中加入0.025g的偶氮二异丁腈，继续反应30min左右；待反应结束后，继续在90℃下进行冷凝，30min后，加入KH550硅烷偶联 剂5g，搅拌均匀后，即可得到聚丙烯酸酯聚合物。
硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合黏贴步骤为：将配置好的硅凝胶浇筑到模具中，厚度为 3mm，静置20-30min后，待硅凝胶呈现半凝胶状态时，将聚丙烯酸酯聚合物浇筑在硅凝胶表 面，厚度为1mm，常温下静置6-8h，即可得到硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料。如图2 是硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料应用于口罩示意图。
实施例4
该实施例4与实施例3按照聚丙烯酸酯聚合物合成步骤不变。不同之处在于改变硅凝胶 制备步骤，具体为：保持组分A合成过程不变，取KH560硅烷偶联剂10g、甲基三甲氧基硅 烷20g、二丁基锡二月桂酸酯0.5g、钛酸四丁酯0.5g混合均匀作为B组分；将A和B组分 按照50：1的比例充分混合搅拌后，加入聚四氟乙烯模具中固化即可得到硅凝胶。硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合黏贴步骤同实施例3，制备得到硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料。
实施例5
该实施例5与实施例3按照聚丙烯酸酯聚合物合成步骤不变。不同之处在于改变硅凝胶 制备步骤，具体为：保持组分A合成过程不变，取KH560硅烷偶联剂20g、甲基三甲氧基硅 烷10g、二丁基锡二月桂酸酯3g、钛酸四丁酯3g混合均匀作为B组分；将A和B组分按照10：1的比例充分混合搅拌后，加入聚四氟乙烯模具中固化即可得到硅凝胶。硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合黏贴步骤同实施例3，制备得到硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料。
实施例6
该实施例6与实施例3按照硅凝胶制备步骤不变。不同之处在于改变聚丙烯酸酯聚合物 合成步骤中组分A的比例。具体为：取丙烯酸丁酯20g、丙烯酸羟乙酯5g混合后得到组分A； 其他步骤同实施例3聚丙烯酸酯聚合物合成步骤一致，制备得到聚丙烯酸酯聚合物。硅凝胶/ 聚丙烯酸酯聚合物复合黏贴步骤同实施例3，制备得到硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料。
实施例7
该实施例7与实施例3按照硅凝胶制备步骤不变。不同之处在于增加聚丙烯酸酯聚合物 合成步骤中甲基丙烯酸甲酯的用量，从而提高其玻璃化转变温度。具体为：取丙烯酸丁酯15g、 甲基丙烯酸甲酯5g、丙烯酸羟乙酯5g混合后得到组分A；其他步骤同实施例3聚丙烯酸酯 聚合物合成步骤一致，制备得到聚丙烯酸酯聚合物。硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合黏贴步骤 同实施例3，制备得到硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料。
实施例8
该实施例8与实施例3按照硅凝胶制备步骤不变。不同之处在于增加聚丙烯酸酯聚合物 合成步骤中丙烯酸异辛酯的用量，从而降低其玻璃化转变温度。具体为：取丙烯酸丁酯15g、 丙烯酸异辛酯10g、丙烯酸羟乙酯5g混合后得到组分A；其他步骤同实施例3聚丙烯酸酯聚 合物合成步骤一致，制备得到聚丙烯酸酯聚合物。硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合黏贴步骤同 实施例3，制备得到硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料。
实施例9
该实施例9与实施例3按照硅凝胶制备步骤不变。不同之处在于增加聚丙烯酸酯聚合物 合成步骤中丙烯酸的用量，从而提高其极性。具体为：取丙烯酸丁酯15g、丙烯酸羟乙酯5g、 丙烯酸5g混合后得到组分A；其他步骤同实施例3聚丙烯酸酯聚合物合成步骤一致，制备得 到聚丙烯酸酯聚合物。硅凝胶/聚丙烯酸酯复合黏贴步骤同实施例3，制备得到硅凝胶/聚丙烯 酸酯聚合物复合材料。
实施例10
该实施例10与实施例3按照硅凝胶制备步骤不变。不同之处在于减少聚丙烯酸酯聚合物 合成步骤中丙烯酸羟乙酯的用量，从而降低其极性。具体为：取丙烯酸丁酯15g、丙烯酸异 辛酯5g、甲基丙烯酸甲酯5g混合后得到组分A；其他步骤同实施例3聚丙烯酸酯聚合物合 成步骤一致，制备得到聚丙烯酸酯聚合物。硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合黏贴步骤同实施例 3，制备得到硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料。
实施例11
该实施例11与实施例3按照硅凝胶制备步骤不变。不同之处在于减少聚丙烯酸酯聚合物 合成步骤中KH550硅烷偶联剂的用量。具体为：加入KH550硅烷偶联剂0.5g，其他步骤同 实施例3聚丙烯酸酯聚合物合成步骤一致，制备得到聚丙烯酸酯聚合物。硅凝胶/聚丙烯酸酯 聚合物复合黏贴步骤同实施例3，制备得到硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料。
实施例12
该实施例12与实施例3按照硅凝胶制备和聚丙烯酸酯聚合物合成步骤不变。不同之处在 于改变硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合黏贴步骤。具体为：硅凝胶厚度为1mm，聚丙烯酸酯聚 合物厚度为2mm；其他步骤同实施例3聚丙烯酸酯聚合物合成步骤一致，制备得到硅凝胶/ 聚丙烯酸酯聚合物复合材料。
实施例13
该实施例13与实施例3按照硅凝胶制备和聚丙烯酸酯聚合物合成步骤不变。不同之处在 于改变硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合黏贴步骤。具体为：硅凝胶厚度为5mm，聚丙烯酸酯聚 合物厚度为0.5mm；其他步骤同实施例3聚丙烯酸酯聚合物合成步骤一致，制备得到硅凝胶/ 聚丙烯酸酯聚合物复合材料。
实施例14(为对照试验，选用硅凝胶为密封材料)
本实施例同实施例3中硅凝胶的制备方法，直接以3mm厚度的硅凝胶为密封材料。
分别对硅凝胶和硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料进行玻璃化转变温度测试、与口罩内 侧粘结强度测试、口罩密封性测试(检测装置及方法见实施例1、2)。结合表1可以看出， 硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物密封材料与口罩内侧的粘接强度为1.5-2N/cm，与医用胶带类似， 符合与口罩内侧的粘贴需求，而硅凝胶与口罩内侧的粘接强度只有0.3N/cm；使用硅凝胶/聚 丙烯酸酯聚合物复合材料密封时，口罩密封性可以达到87％，该密封材料提高的口罩密封性 可达217％，与硅凝胶密封对比，口罩密封性增加了34％，提高的口罩密封性增加了84％。 综上所述，使用硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料密封口罩，可以很好的解决硅凝胶密封材 料与口罩内侧粘结强度不足的问题，同时口罩密封性也有着显著的提高；除此之外，用于测 试口罩密封性能的装置，可以对口罩密封性做出准确的检测，非常有实用价值。因此本发明 是非常有意义的。
表1用于口罩的密封材料的性能效果
Figure BDA0003740196190000101

Claims (9)

1.硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料，其特征在于，将聚丙烯酸酯聚合物浇筑在硅凝胶表面，形成聚丙烯酸酯聚合物的厚度为0.1-2mm，硅凝胶厚度为1-5mm的硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料。
2.根据权利要求1所述的硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料，其特征在于，所述的硅凝胶的制备包括如下步骤：
将二甲基硅油、107硅橡胶混合后制备成A组分；
将KH560硅烷偶联剂、甲基三甲氧基硅烷、二丁基锡二月桂酸酯与钛催化剂混合反应后得到B组分；
将A、B组分按照10~50：1的质量比混合，室温下倒入模具中固化即可得到硅凝胶。
3.根据权利要求2所述的硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料，其特征在于，A组份中各原料的质量份数为二甲基硅油100-120份，107硅橡胶10-25份；
B组分中各原料的质量份数为KH560硅烷偶联剂10-20份、甲基三甲氧基硅烷10-20份、二丁基锡二月桂酸酯0.5-3份，钛酸四丁酯0.5-3份。
4.根据权利要求1所述的硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料，其特征在于，聚丙烯酸酯聚合物是将含丙烯酸的原料与乙酸乙酯及偶氮二异丁腈进行反应得到。
5.根据权利要求4所述的硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料，其特征在于，将含丙烯酸酯的原料作为组份A，乙酸乙酯及偶氮二异丁腈的混合原料作为组份B，将A组份与B组份以滴加的方式在水浴温度为80-90℃下进行反应，滴加完毕后降温至60-75℃，再加入偶氮二异丁腈进行反应，升温至90-100℃下进行反应，反应完成后加入KH550硅烷偶联剂，搅拌均匀后得到聚丙烯酸酯聚合物。
6.根据权利要求5所述的硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料，其特征在于，含丙烯酸酯的原料包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料，其特征在于，A组份的含丙烯酸酯的原料的质量分数为12-45份，B组份中乙酸乙酯为70-80份，偶氮二异丁腈为0.5-2份；A组份与B组份滴加完毕后，再加0.1-1份的偶氮二异丁腈。
8.根据权利要求5所述的硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料，其特征在于，A组份与B组份在以滴加的方式进行反应前先将部分A组份与部分B组份进行混合，在水浴温度为80-90℃下进行反应，然后将剩余的A组份与B部分滴加进行反应；其中，A组份的滴加速度为3-10滴/秒，B部分的滴加速度为1-2滴/秒。
9.根据权利要求1-8任一项所述的硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，
将硅凝胶浇筑在模具底层，厚度为1-5mm，静置20-30min后，将聚丙烯酸酯聚合物浇筑在硅凝胶表面，厚度为0.1-2mm，静置6-8h后，得硅凝胶/聚丙烯酸酯聚合物复合材料。
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