[发明专利]碳纳米管接枝笼型倍半硅氧烷改性硅橡胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于橡胶材料领域，更加具体地说，涉及到一种改善高温硫化硅橡胶耐热性能的方法。

背景技术

硅橡胶（SR）生胶，即线性聚硅氧烷，是以Si-O交替为主链，侧基为有机基团的线型半无机高分子，可以通过交联成为橡胶状弹性体。SR具有很多优异的性能，如耐热性、耐寒性、电绝缘性等，作为一种特种合成橡胶，它已在航空航天、国防军工、电子电气等国民经济领域得到了广泛的应用。随着我国航空航天以及国防军事事业的不断发展，对于材料的要求越来越高，特别是对于一些应用于极端条件（如高、低温度，强辐照等）下具有一定功能性的高性能材料的需求日益增长。为了使硅橡胶适应更为苛刻的高温环境，提高硅橡胶热稳定性的研究被广泛开展。

人们在提高硅橡胶热稳定性方面已经做了很多研究，提高硅橡胶的热稳定性有许多方法，加入耐热添加剂可以说是最为简便有效的方法。通过阻止其侧基有机基的热氧化，从而提高硅橡胶的热稳定性。层状硅酸盐、聚合物、金属和金属氧化物等均可以作为耐热添加剂来提高硅橡胶的热稳定性。目前，碳纳米管因其优异性能引起大家的广泛关注，有望成为改善硅橡胶热稳定性的新型耐热添加剂，碳纳米管于提高硅橡胶热稳定性方面具有研究价值。

碳纳米管(CNTs)自1991年在日本电子公司(NEC)被发现以来，得到了大家的广泛关注,它和其它的纳米粒子一样具有独特的表面效应、小尺寸效应以及量子尺寸效应，独特的中空管状结构又赋予了其优异的力学、磁学、热学等方面的性能。碳纳米管具有极高的强度、弹性模量和韧性。碳纳米管具有独特的导电性、很高的热稳定性和本征迁移率。应用已涉及到气体传感器、纳米电子器件、电学材料、贮氢材料和复合材料增强相等多方面。近年来，有关CNTs与硅橡胶复合材料的研究主要集中在力学、光电以及导热方面，而对于热稳定性的研究比较少见。经对现有技术文献技术检索发现Katihabwa等在《Journal of Reinforced Plastics and Composites》2011年第30期第1007-1014页上发表‘Multi-walled carbon nanotubes/silicone rubber nanocomposites prepared by high shearmechanical mixing（高剪切机械混合制备多壁碳纳米管/硅橡胶复合材料）该文对CNTs含量对硅橡胶热稳定性的影响做了系统的研究，通过老化前后复合材料试样的力学性能以及TGA等手段发现随着CNTs含量从1wt%逐渐增加到20wt%，硅橡胶的热稳定性、老化后力学性能以及导热性能均有所增加。

发明内容

本发明的技术目的在于克服现有技术的不足，提供碳纳米管接枝笼型倍半硅氧烷改性硅橡胶及其制备方法。为了改善硅橡胶（SR）的耐热性，本发明首先将CNTs进行表面修饰，在其表面接枝多面体倍半硅氧烷（Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane，简称POSS），然后将其与SR进行复合，提高SR的热氧稳定性。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

碳纳米管接枝笼型倍半硅氧烷改性硅橡胶及其制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将100重量份硅橡胶生胶在温度40—50℃的双辊上，混炼2—5min，使SR生胶均匀粘辊；

步骤2，依次加入10—50重量份白炭黑、1—15重量份六甲基二硅氮烷、0.1—3重量份多乙烯基硅油，1—5重量份碳纳米管接枝笼型倍半硅氧烷（CNTs-POSS）和0.1—1重量份2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷，混炼10—15min，将胶料混炼均匀获得混炼胶；

步骤3，将步骤2制备的混炼胶装入模具中，温度为180±1℃，压力10—12MPa的条件下热压9—12min硫化成型，冷却后得到硫化胶片。

其中在所述步骤1中，优选在在温度40—45℃的双辊上，混炼3—5min，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶；

在所述步骤2中，优选20—40重量份白炭黑、5—10重量份六甲基二硅氮烷、1—2重量份多乙烯基硅油，2—4重量份碳纳米管接枝笼型倍半硅氧烷（CNTs-POSS）和0.2—0.8重量份2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷