CN1850908A - 一种闭孔型硅橡胶泡沫材料及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闭孔型硅橡胶泡沫材料及其制备方法和用途，其特点是将硅橡胶100重量份、补强剂15～80重量份、结构控制剂2～15重量份、发泡剂3～15重量份、助发泡剂0～3重量份和助交联剂0～4重量份混合并成型，经电子束或γ射线辐射后硅橡胶发生交联反应，辐射剂量为5～20kGy，然后通过加热使发泡剂分解发泡，硅橡胶发泡后立即采用电子束或γ射线进行二次辐射交联，辐射剂量为20～50kGy，以进一步提高硅橡胶泡沫材料的综合性能。该硅橡胶泡沫材料可用作密封、减震、绝缘、隔音、隔热材料。

Description

一种闭孔型硅橡胶泡沫材料及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种闭孔型硅橡胶泡沫材料及其制备方法和用途，属于高分子材料加工领域。

背景技术

硅橡胶泡沫材料是硅橡胶经过发泡后制备的多孔性高分子弹性材料，根据泡孔结构的不同可分为闭孔、开孔和混合孔硅橡胶泡沫。根据制备方法及所用硅橡胶的类型，硅橡胶泡沫材料可分为室温硫化硅橡胶泡沫和高温硫化硅橡胶泡沫，章基凯，《有机硅材料》，中国物质出版社，北京，1999。室温硫化硅橡胶泡沫通常采用缩合型的羟基封端的硅橡胶为基材，羟基硅油为发泡剂，铂络合物为催化剂，室温下硫化发泡得到带孔的海绵状弹性体。室温硫化硅橡胶泡沫适用于就地发泡成型，起填充、密封、减震等作用；高温硫化泡沫硅橡胶的传统制备方法是，将含有微粒状无机填充剂的硅橡胶、发泡剂及硫化剂均匀混合制得混炼胶，然后通过加热硫化、发泡，制得硅橡胶泡沫。

高温硫化型硅橡胶泡沫，将硅橡胶与泡沫材料的特性结合于一体，不但具有硅橡胶的优良特性，还具有较低的密度、良好的吸收机械振动或冲击的物理特性，隔音、隔热、密封等功能，可用作密封、减震、绝缘、隔音、隔热等高性能材料，在交通运输、石油化工、电子工业、国防和航空航天等领域有广泛的用途，周宁琳，《有机硅聚合物导论》，科学出版社，北京，2000。同时，硅橡胶泡沫还具有生理惰性、无毒、无臭、无腐蚀，且模量小，柔软而富有弹性，可用作制药厂、食品厂将液体产品干燥或大型干燥设备的密封以及各种嵌条等。目前在汽车行业中，汽车用挡风条对压缩永久变形、耐寒性的要求逐步提高，挡风条趋于轻量化，使得用硅橡胶泡沫材料替代现有的三元乙丙橡胶泡沫材料的呼声日益增高。由于硅橡胶泡沫重量轻、耐热耐燃，是纤维织物衬垫的优良材料，可用于有热和水汽传递以及其它泡沫材料不能满足性能要求的领域。

高温硫化硅橡胶泡沫材料的制备通常是采用过氧化物进行硫化发泡，硫化过程与发泡过程匹配是制备泡孔结构与性能优良的泡沫材料的关键，但做到这一点很不容易，因为发泡剂和过氧化物硫化剂对温度均非常敏感，温度每升高10度，硫化速度和发泡剂的分解速度均成倍增加；此外，过氧化物硫化剂易受发泡剂分解残留物的影响，酸性物质和易产生氢的物质容易使过氧化物产生的自由基钝化，降低交联效率。为了调节过氧化物的交联速度，往往需要加入一种或几种硫化促进剂，反复进行配方与工艺的研究，以达到交联速度与发泡速度的匹配。此外，过氧化物交联的均匀性受其在硅橡胶中分散状态的影响，特别是对于发泡胶料，传热性差，内部受热慢于表层，往往造成胶料的表层和内部交联程度不一致，泡沫的密度也不均匀，且表皮较厚。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种闭孔型硅橡胶泡沫材料及其制备方法。其特点是将硅橡胶与补强剂、发泡剂及其它助剂混合并成型，经电子束或γ射线辐射后硅橡胶发生交联反应，然后通过加热使发泡剂分解发泡，硅橡胶发泡后立即采用电子束或γ射线进行二次辐射交联，以进一步提高硅橡胶泡沫材料的综合性能。本方法制备的硅橡胶泡沫材料可用作密封、减震、绝缘、隔音、隔热材料。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

闭孔型硅橡胶泡沫材料，该泡沫材料的配方组分按重量计为：硅橡胶100份，白炭黑15～80份，结构控制剂2～15份，发泡剂3～15份，助发泡剂0～3份，助交联剂0～4份；

硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶中的至少一种。

补强剂为沉淀法白炭黑、气相法白炭黑中的任意一种。

结构控制剂为羟基硅油、二苯基硅二醇、六甲基二硅氮烷、八甲基环四硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。

发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、二亚硝基五亚甲基四胺、二苯磺酰肼醚中的任意一种。

助发泡剂为硬脂酸锌、氧化锌、尿素中的任意一种。

助交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三烯丙基氰脲酸酯(TAC)等中的任意一种。

闭孔型硅橡胶泡沫材料的制备：

1、硅橡胶胶料的制备

将100重量份的硅橡胶、15～80重量份的白炭黑、2～15重量份的结构控制剂、3～15重量份的发泡剂，0～3重量份的助发泡剂，0～4重量份的助交联剂，采用开炼机或密炼机在室温下混炼，混炼时间为8～15分钟，然后将混炼好的胶料于室温下在平板硫化机上压缩模塑成型为板材。

2、硅橡胶胶料的辐射交联

采用⁶⁰Coγ-射线源或电子静电加速器，在室温下空气中对硅橡胶进行辐射，辐射剂量为5～20kGy，使硅橡胶发生交联反应。

3、辐射交联硅橡胶的发泡

将辐射交联硅橡胶采用平板硫化机、热空气或甘油浴加热发泡，发泡温度为140～210℃，发泡时间为5～10分钟。

4、硅橡胶发泡后的二次辐射交联

硅橡胶发泡后，立即采用⁶⁰Coγ-射线源或电子静电加速器进行二次辐射交联，辐射剂量为20～50kGy。

实验结果表明，本发明采用辐射交联方法制备的闭孔型硅橡胶泡沫材料具有优良的综合性能，与美国Diversified silicone products公司同类型产品相比较，本发明制备的硅橡胶泡沫材料拉伸强度及断裂伸长率较高，压缩永久变形较小(见表1)。

本发明具有如下优点：采用辐射交联的方法制备硅橡胶泡沫材料，使得交联与发泡过程分步进行，工艺简单，操作简便，避免了通常采用过氧化物硫化剂时，需要硫化过程与发泡过程相匹配，制备过程及制品性能的控制比较复杂等问题。本发明所制得的硅橡胶泡沫材料的泡孔细小均匀、表面光滑、拉伸强度和断裂伸长率高，压缩永久变形低。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只能用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例：

1.将100克二甲基硅橡胶，15克气相法白炭黑，2克羟基硅油，采用双辊开炼机在室温下混炼4分钟，加入3克偶氮二甲酰胺，3克氧化锌，4克三烯丙基异氰脲酸酯，继续混炼4分钟，然后于室温下在平板硫化机上压缩模塑成型为板材。采用圆柱体式Co⁶⁰γ射线源，在室温下空气中，对硅橡胶胶料进行辐射交联，辐射剂量为6kGy。将交联后的硅橡胶在热空气中发泡，热空气温度为200℃，发泡时间为5分钟。硅橡胶发泡后，立即采用⁶⁰Coγ-射线源进行二次辐射交联，辐射剂量为50kGy。

2.将100克甲基乙烯基硅橡胶，30克气相法白炭黑，6克二苯基硅二醇，采用密炼机在室温下混炼7分钟，加入8克二亚硝基五亚甲基四胺，2克尿素，2克三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，继续混炼5分钟，然后于室温下在平板硫化机上压缩模塑成型为板材。采用JJ-2型静电加速器，在室温下空气中，对硅橡胶胶料进行辐射交联，辐照剂量为10kGy。将交联后的胶片在热空气中发泡，热空气温度为190℃，发泡时间为8分钟。硅橡胶发泡后，立即采用JJ-2型静电加速器进行二次辐射交联，辐射剂量为30kGy。

3.将50克甲基乙烯基硅橡胶，50克二甲基硅橡胶，35克气相法白炭黑，10克羟基硅油，采用密炼机在室温下混炼8分钟，加入10克偶氮二异丁腈，继续混炼3分钟，然后于室温下在平板硫化机上压缩模塑成型为板材。采用圆柱体式Co⁶⁰γ射线源，在室温下空气中，对硅橡胶胶料进行辐射交联，辐照剂量为20kGy。将交联后的胶片放在甘油浴中，油浴温度为140℃，发泡时间为7分钟。硅橡胶发泡后，立即采用JJ-2型静电加速器进行二次辐射交联，辐射剂量为35kGy。

4.将100克甲基苯基乙烯基硅橡胶，80克沉淀法白炭黑，12克γ-氨丙基三乙氧基硅烷，采用双辊开炼机在室温下混炼10分钟，加入15克二苯磺酰肼醚，1克三烯丙基氰脲酸酯，继续混炼5分钟，然后于室温下在平板硫化机上压缩模塑成型为板材。采用JJ-2型静电加速器，在室温下空气中，对硅橡胶胶料进行辐射交联，辐照剂量为10kGy。将交联后的胶片置于平板硫化机中发泡，发泡温度为150℃，发泡时间10分钟。硅橡胶发泡后，立即采用JJ-2型静电加速器进行二次辐射交联，辐射剂量为25kGy。

                      表1本发明的闭孔型硅橡胶泡沫材料的性能

性能	泡沫材料1	泡沫材料2	泡沫材料3	泡沫材料4	DSP124(Diversified siliconeproducts，Inc)
						密度(g/cm3)	0.28	0.33	0.45	0.53	0.32-0.4
泡孔平均直径(μm)	40	33	28	31	-
						拉伸强度(MPa)	1.06	1.01	1.4	1.57	0.35-0.53
断裂伸长率(％)	340	240	280	250	＞80
						压缩强度，25％(kPa)	50	61	70	128	56-84
压缩永久变形，压缩50％@23℃×22h(％)	6	2	4	6	＜10

Claims (9)

1、一种闭孔型硅橡胶泡沫材料，其特征在于该泡沫材料的配方组分按重量计为：硅橡胶100份，白炭黑15～80份，结构控制剂2～15份，发泡剂3～15份，助发泡剂0～3份，助交联剂0～4份，该泡沫材料的泡沫密度0.28～0.53g/cm³、拉伸强度为1.01～1.57Mpa、伸长率为240～340％，压缩强度50～128kPa，压缩永久变性小于6％。

2、按照权利要求1所述闭孔型硅橡胶泡沫材料，其特征在于该泡沫材料的硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶中的至少一种。

3、按照权利要求1所述闭孔型硅橡胶泡沫材料，其特征在于补强剂为沉淀法白炭黑或者气相法白炭黑。

4、按照权利要求1所述闭孔型硅橡胶泡沫材料，其特征在于结构控制剂为羟基硅油、二苯基硅二醇、六甲基二硅氮烷、八甲基环四硅氧烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。

5、按照权利要求1所述闭孔型硅橡胶泡沫材料，其特征在于发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、二亚硝基五亚甲基四胺或二苯磺酰肼醚中的任意一种。

6、按照权利要求1所述闭孔型硅橡胶泡沫材料，其特征在于泡沫材料所用的助发泡剂为硬脂酸锌、氧化锌或尿素中的任意一种。

7、按照权利要求1所述闭孔型硅橡胶泡沫材料，其特征在于助交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯或三烯丙基氰脲酸酯中的任意一种。

8、按照权利要求1～7之一所述闭孔型硅橡胶泡沫材料的制备方法，其特征在于：

a.硅橡胶胶料的制备

将100重量份的硅橡胶、15～80重量份的白炭黑、2～15重量份的结构控制剂、3～15重量份的发泡剂，0～3重量份的助发泡剂，0～4重量份的助交联剂，采用开炼机或密炼机在室温下混炼均匀，混炼时间为8～15分钟，然后将混炼好的胶料于室温下在模塑成型为板材；

b.硅橡胶胶料的辐射交联

采用⁶⁰Coγ-射线源或电子静电加速器，在室温下空气中对硅橡胶进行辐射，辐射剂量为5～20kGy，使硅橡胶发生交联反应；

c.辐射交联硅橡胶的发泡

将辐射交联硅橡胶采用平板硫化机、热空气或甘油浴加热发泡，发泡温度为140～210℃，发泡时间为5～10分钟；

d.硅橡胶发泡后的二次辐射交联

硅橡胶发泡后，立即采用⁶⁰Coγ-射线源或电子静电加速器进行二次辐射交联，辐射剂量为20～50kGy。

9、按照权利要求1所述闭孔型硅橡胶泡沫材料的用途，其特征在于该泡沫材料用作密封、减震、绝缘、隔音、隔热材料。