[发明专利]超支化有机蒙脱土/热硫化型硅橡胶复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有超支化有机蒙脱土的热硫化型硅橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

蒙脱土又称微晶高岭土，是膨润土的主要成份。在电子显微镜下观察，晶体属单斜晶系，一般呈不规则片状。颜色为白色带浅灰，有时带浅蓝或浅红色，光泽暗淡；具有很强的吸附能力和离子交换能力，同时还具有高度的胶体性、可塑性和粘结力。莫氏硬度2～2.5，比重2～2.7g/cm³，堆积密度为1～1.1g/mL。化学组成为Na_0.7(Al_3.3Mg_0.7)Si₈O₂₀(OH)₄·nH₂O，属2∶1型层状硅酸盐，即每个单位晶胞由两个硅氧四面体晶片中间夹带一个铝氧八面体晶片构成三明治状结构，二者之间靠共用氧原子连接。这种四面体和八面体的紧密堆积结构使其具有高度有序的晶格排列，每层的厚度为1nm，具有很高的刚度，层间不易滑移。天然蒙脱土是片层状结构，层间距约1nm，层间是水合的Na⁺、Ca²⁺等可交换无机阳离子，需要进行离子交换，用有机阳离子(即插层剂)去改变蒙脱土片层的极性，降低硅酸盐片层的表面能，以增加两相间的亲和性。

适宜的离子交换容量、优良的力学性能及低廉的价格，使得蒙脱土成为制备纳米复合材料的首选矿物。

聚合物/蒙脱土纳米复合材料在制备方法、结构、性能及应用方面优于一般聚合材料，已成为当今聚合物材料基础研究和开发应用的热点。聚合物/蒙脱土纳米复合材料具有以下几方面的特点：(1)制备工艺经济实用。一般采用插层复合技术使蒙脱土中的结构片层均匀分散到聚合物基体中，这种技术不需要投资新的高昂设备，工艺简单；(2)物理力学性能优异。插层复合技术能够实现有机物基体与无机物分散相在纳米尺度上的复合，所得的聚合物/蒙脱土纳米复合材料能够将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性于聚合物的韧性、可加工性及介电性完美地结合起来：(3)加工性能优良。聚合物纳米复合材料熔体强度高，结晶速度快，熔体粘度低，因此注塑、挤出和吹塑等加工性能优良，加工性能的改善对聚合物/蒙脱土纳米复合材料的实用化具有重要意义。

总之，与一般微观复合材料相比，含有少量蒙脱土的聚合物/蒙脱土纳米复合材料表现出优异的综合性能。良好的性能、简单的加工工艺和低廉的价格使其在各种高性能工业、农业和民用管材、汽车及机械零部件、电子和电器用绝缘材料工业等领域中具有广泛的应用前景。

国内外学者对聚合物(橡胶)/蒙脱土纳米复合材料进行了一定程度的研究，结果显示作为层状的硅酸盐，蒙脱土在应用过程中必须使其插层或剥离，才能显示其独特的补强性能。例如：蒙脱土在液态聚合物(橡胶)中必须高速搅拌，在固态聚合物(橡胶)中必须高温熔融，才能显示其独特的补强性能，这对聚合物(橡胶)材料的加工过程中提出了特殊的要求，这较大程度的限制了蒙脱土的广泛应用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是公开一种超支化有机蒙脱土/热硫化型硅橡胶复合材料及制备方法，以克服现有材料的缺陷。

本发明的超支化有机蒙脱土/热硫化型硅橡胶复合材料的组份和重量份为：

甲基乙烯基硅橡胶生胶                 80～90份

2，4-二特丁基过氧己烷                0.5～0.8份

超支化有机蒙脱土                     10～20份

甲基乙烯基硅橡胶生胶，可采用商业化的产品，如上海回天化工新材料有限公司生产的高温硫化型硅橡胶系列产品。

2，4-二特丁基过氧己烷，可采用商业化的产品，如上海回天化工新材料有限公司生产的高温硫化型硅橡胶系列产品。

所说的超支化有机蒙脱土是这样制备的：

①合成反应单体：

将丙烯酸甲酯、二乙醇胺和溶剂的混合物，在N₂气气氛下，20～40℃反应3～5h，然后抽真空除去溶剂，得到一种无色透明油状物，即N，N-二羟基-3胺基丙酸甲酯；

所说的溶剂选自甲醇、乙醇、甲苯或二甲苯；

丙烯酸甲酯与二乙醇胺的摩尔比为：

丙烯酸甲酯∶二乙醇胺＝1∶0.9～1.1，优选1∶1；

②制备超支化有机蒙脱土：