[发明专利]一种耐油硅橡胶及其原位反应制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种耐油硅橡胶及其原位反应制备方法。

背景技术：

硅橡胶具有优异的耐高低温、耐候性、耐臭氧、介电性以及生理惰性等性能，在航空航天、汽车机械、电子电气及生物医疗等诸多领域有着广泛的应用，并成为国民经济中不可缺少的一类弹性体材料。但大部分硅橡胶（如目前应用最多的甲基乙烯基硅橡胶）本身的耐油性较差，限制了其在汽车等与溶剂接触较多的工业领域的应用，因此，提高硅橡胶的耐油性具有重要的意义。

提高硅橡胶的耐油性，一方面可以通过共聚合的方法，在硅橡胶分子链上引入极性基团，如目前出现的耐油性能较好的腈硅橡胶和氟硅橡胶。但这些橡胶的生产成本大，技术壁垒较高，还很难进行大面积推广。另一方面，可以通过加入填料或与其它极性聚合物共混的方法，来提高硅橡胶材料的耐油性，但由于硅橡胶与极性聚合物或填料的相容性较差，通过共混的方法不容易实现两相的均匀分散，从而会影响硅橡胶材料的性能。

发明内容

本发明提出了一种利用原位反应来制备耐油硅橡胶的方法，即利用硅橡胶硫化过程中交联剂分解产生的自由基引发带有活性基团的极性单体聚合或接枝反应，从而制备分散良好的耐油性硅橡胶材料。

本发明的一种耐油硅橡胶的组分的重量份数为：硅橡胶100份；白炭黑30～50份；羟基硅油1～5份；带有活性基团的极性单体5～20份；交联剂0.5～3份。

交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧基）己烷或过氧化苯甲酸叔丁酯。

本发明所采用的硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶。所用的白炭黑为气相法白炭黑。所用的带有活性基团的极性单体在自由基引发下比较容易聚合或与硅橡胶进行接枝，从而保证具有较高的转化率。这些单体包括甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、甲基丙烯酸羟丙酯（HPMA）或甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）。所用的交联剂为过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化苯甲酰（BPO）、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧基）己烷（DBPMH）或过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）。

本发明采用的原位反应制备方法包括以下步骤：（1）室温下在开炼机中加入硅橡胶和白炭黑混合10～20分钟，然后加入羟基硅油再混合5～10分钟，得到硅橡胶混炼胶；（2）将步骤（1）所得到的混炼胶放置6～24小时后，再加入到开炼机中，然后在室温下将带有活性基团的极性单体加入到混炼胶中，待单体加入完毕后，混合5～10分钟，再加入交联剂混合5～10分钟，得到耐油硅橡胶混炼胶。（3）将步骤（2）所得的混炼胶在平板硫化机中硫化成型，得到耐油硅橡胶材料，硫化温度为110～180℃，硫化时间为30～60分钟。

本发明采用的原位反应方法，是在硅橡胶的硫化成型过程中引发带有活性基团的极性单体的聚合或接枝反应。在硅橡胶高温硫化过程中，过氧化物会分解产生自由基，一方面这些自由基能够进攻硅橡胶分子链，引发硅橡胶的交联；另一方面，由于所用的极性单体具有较高的反应活性，这些自由基能够引发极性单体的聚合或与硅橡胶的接枝。为证明带有活性基团的极性单体在硅橡胶硫化过程中的反应，以HEMA为例，通过傅氏转换红外线光谱分析仪（FTIR）对硫化前后的硅橡胶进行了测试，如图1所示。从图中可以看出，硫化后，HEMA中C=C键的特征峰基本消失，说明在硅橡胶硫化过程中，大部分极性单体参与了反应。

由于极性聚合物时在硅橡胶硫化过程中原位反应产生，其在硅橡胶基体中有着良好的分散性，而且这些聚合物相与硅橡胶分子链间存在一定的化学键合，能够提高其与硅橡胶的相容性。为证明生成的聚合物相在硅橡胶基体中的均匀分散，以HPMA为例，通过透射电子显微镜（TEM）对硅橡胶硫化胶的结构形貌进行了观察，如图2所示。由图可见，生成的聚甲基丙烯酸羟丙酯（poly-HPMA）均匀的分散在硅橡胶基体中，其粒径在50nm左右。表明这种原位反应的方法可以实现良好的分散。

与常规的甲基乙烯基硅橡胶硫化胶相比，本发明采用原位反应制备的硅橡胶具有良好的耐油性，见表1。如实例1所示，在硅橡胶中加入5份HEMA后，硅橡胶的体积变化率较对比样相比降低了26%。另外，采用原位反应制备的耐油硅橡胶仍保持着较高的强度，如实例3所示，在硅橡胶中加入5份的HPMA后，硅橡胶的拉伸强度为9.44MPa。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和优异效果：

(1)本发明的重要优势在于其使用简单、高效的橡胶加工工艺，利用带有活性基团的极性单体在硅橡胶硫化过程中的原位聚合和接枝反应，实现了极性聚合物相在硅橡胶基体中的均匀分散。