[发明专利]蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性硅橡胶纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

硅橡胶是由Si-O键连接而成的链状结构，其主要组成是高摩尔质量的线型聚硅氧烷。由于Si-O-Si键是其构成的基本键型，硅原子主要连接甲基，侧链上引入极少量的不饱和基团，分子间作用力小，分子呈螺旋状结构，甲基朝外排列并可自由旋转，使得硅橡胶比其它普通橡胶具有更好的耐热性、电绝缘性和化学稳定性。由于硅橡胶具有生理惰性、无毒，与其它材料无粘着能力，并能经受多次蒸煮消毒的特点，广泛用于医疗卫生和食品工业等方面，如人造心脏瓣膜、人造喉、人造血管、奶嘴和药瓶塞等。硅橡胶还可以用来制作很多模型制品，如各种○型圈、垫片、皮碗、油封、活门、减震器及膜片等。

硅橡胶主要使用气相法白炭黑来增强，但这种白炭黑价格较贵，国产价格为6-10万元/吨，进口价格为10～30万元/吨；而且因为它的粒径非常小(20～100nm)，易聚集成团，不易均匀分散在生胶中，操作时也容易被吸入人体，对操作者身体健康影响很大，易造成“硅肺”。

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。

目前，蒙脱土中常用的有机插层剂为季铵盐类表面活性剂，但经其改性后蒙脱土的层间距和热稳定性能增大程度有限，因此，对聚合物的力学和热稳定性能提高效果不显著。

专利CN102181158A提供了一种蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料及其制备方法，蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料由如下重量份的组份组成：甲组份90～92份，乙组份8～10份，催化剂0.1～0.3份，有机蒙脱土1～3份，甲组份为含乙烯基(或丙烯基)端基硅橡胶生胶，乙组份为含氢聚硅氧烷，催化剂为氯铂酸或其它可溶性的铂化合物，有机蒙脱土为超支化季铵盐改性有机蒙脱土。但由于该材料中乙烯基(或丙烯基)端基硅橡胶生胶自身机构的缺陷，使其耐溶剂性比较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料及其制备方法，以克服现有技术存在的硅橡胶纳米复合材料的耐溶性差的问题。

本发明提供一种采用新型补强材料制备力学和耐热性能优良的硅橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的方法。

本发明的蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料由如下重量份的组份组成：

其中，甲组分和乙组分的重量比为10:1。

催化剂的重量份可为0.1份、0.2份或0.3份等；有机蒙脱土的重量份可为1份、2份或3份等。

甲组份为纳米TiO₂改性的端羟基聚二甲基硅氧烷；乙组份为含氢聚硅氧烷，可采用商业化的产品，如蓝星有机硅(上海)有限公司生产的牌号为PA-2的产品；

催化剂为有机锡；

有机蒙脱土为超支化季铵盐改性有机蒙脱土，有机蒙脱土可采用专利申请号为CN200910200161.49(专利名为：超支化季铵盐改性有机蒙脱土及其制备方法)提供的技术进行制备。

上述纳米TiO₂改性的端羟基聚二甲基硅氧烷分子链插层进入蒙脱土的硅酸盐片层中间并形成交联,使蒙脱土的硅酸盐片层与硅橡胶基体形成一个不可分割的整体。同时，纳米TiO₂可以填充硅橡胶基体，增加硅橡胶的物理或化学交联点，提高硅橡胶的交联密度，使最终制得的硅橡胶纳米复合材料具有良好的耐溶剂性。

优选地，所述有机锡为二丁基二月桂酸酯、辛酸亚锡或二醋酸二丁基锡中任意一种或至少两种的组合；所述组合典型但非限制性实例有：二丁基二月桂酸酯和辛酸亚锡的组合，辛酸亚锡和二醋酸二丁基锡的组合，二丁基二月桂酸酯、辛酸亚锡和二醋酸二丁基锡的组合等。

本发明的蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将有机蒙脱土分散于氯仿中，再加入甲组份，搅拌10～30分钟，使蒙脱土与硅橡胶甲组份混合分散；

(2)再加入乙组份和催化剂，搅拌，使其与甲组份混合分散；

(3)将获得的物料，在真空度为80～100pa、室温下真空抽气，排出其中的气泡；

(4)将步骤(3)的产物倒入模具中，在真空度为110～130pa、室温下真空抽气，排出其中的气泡；

(5)将模具在80～120℃固化反应30～50分钟，取出，即可得到本发明的蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料。