[发明专利]乙烯醋酸乙烯酯橡胶/介孔二氧化硅复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能性高分子复合材料的制备方法，特别是一种低介电橡胶复合材料的制备方法。

背景技术

乙烯醋酸乙烯酯橡胶(EVM)是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，其中醋酸乙烯酯含量为40％～80％。EVM橡胶具有优异的耐老化性能(最高使用温度可达175℃)、耐臭氧/紫外线性能、耐油性能和良好的加工性能。EVM可用于电线电缆的耐热绝缘层；含有阻燃填料的EVM硫化胶可用于低烟无卤阻燃电缆护套。电线中的电场强度是按各种绝缘材料的介电常数来分配的，与介电常数成反比。空气的相对介电常数接近1，而所有的固体绝缘材料都大于1。如果二者的介电常数相差很大，他们之间的场强极不均匀，会造成介电常数低的材料(比如空气)场强反而很大，有可能造成空气被击穿的不良后果。所以电缆用绝缘材料的介电常数越低越好，降低EVM胶的介电常数具有很大实用价值。

目前降低材料介电常数最有效的方法是在材料中引入纳米微孔。有两种引入纳米孔的方法：一种是通过共混体系中不稳定聚合物组分的分解或接枝共聚物的分解形成纳米微孔；另一种是聚合物直接与多孔性无机材料杂化引入空气来降低材料的介电常数。

Journal of Physical Chemistry在2012年第116卷第23676-23681页报道了Zhao等人通过原位聚合法合成了二氧化硅-氟化聚酰亚胺混合物薄膜，使用HF刻蚀掉SiO₂纳米颗粒后产生孔径为40nm左右的多孔氟化聚酰亚胺薄膜。当SiO₂负载量在9wt.％时多孔材料的介电常数达到最低值2.45，并且此时材料仍能显示很好的热性能和机械性能。

《绝缘材料》在2011年第44卷第三期1～9页报道了环氧树脂/SiO₂空心球纳米复合材料的介电常数由纯环氧树脂的3.8～4..1降低到2.9以下。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种介电常数低且力学性能优良的乙烯醋酸乙烯酯橡胶/介孔二氧化硅复合材料及制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种乙烯醋酸乙烯酯橡胶/介孔二氧化硅复合材料，其特征在于，该材料的原料包括以下重量份的组分：

乙烯醋酸乙烯酯橡胶100份，

表面改性介孔二氧化硅0.1～10份，

硫化剂2.0～3.0份。

所述的乙烯醋酸乙烯酯橡胶的门尼粘度ML₁₊₄100℃为20～30，醋酸乙烯酯含量为50～60wt％。

所述的表面改性介孔二氧化硅所用改性剂是乙烯基三乙氧基硅烷即A151型硅烷偶联剂，介孔二氧化硅的孔径是5～15nm。

所述的硫化剂是过氧化二异丙苯。

一种乙烯醋酸乙烯酯橡胶/介孔二氧化硅复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)表面改性介孔二氧化硅的制备

a.将介孔SiO₂于无水乙醇中超声分散30min，加入改性剂和去离子水，滴加盐酸调节溶液pH＝4～5，60℃回流，磁力搅拌6h；

b.混合溶液用布氏漏斗抽滤，用无水乙醇和丙酮反复洗涤，将介孔SiO₂表面未反应的改性剂洗去；

c.最后将所得固体粉末置于40℃真空烘箱干燥6h，得到表面改性介孔二氧化硅；

(2)乙烯醋酸乙烯酯橡胶/介孔二氧化硅复合材料的制备，以下均以重量份数表示

将100份乙烯醋酸乙烯酯橡胶溶解于四氢呋喃，分别将0.1～10份表面改性介孔二氧化硅使用四氢呋喃超声分散1h，将二者混合，机械搅拌1h；将混合物平铺于表面皿中常温蒸发，待溶液挥发干后，在辊温为20～40℃的双辊开炼机上和2～3份过硫化剂混炼1～5min，采用平板硫化机硫化，硫化温度150～160℃，硫化时间10～20min。

所述的介孔二氧化硅由以下方法制备：将聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物(P123)、12mol/L HCl水溶液、去离子水加入到烧瓶中，40℃下搅拌至聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物完全溶解，将正硅酸乙酯加入到烧瓶，继续搅拌24h，将温度升至90℃，停止搅拌，晶化24h，抽滤分离后用去离子水和乙醇洗涤，在130℃下抽提24h，将抽提后的粉末置于真空烘箱80℃下干燥4h，得到介孔二氧化硅。

所述的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物、正硅酸乙酯、12mol/L HCl水溶液、去离子水的重量比为：1∶1.6∶4.5∶24。