[发明专利]一种氧化石墨烯-纳米二氧化硅复合物协同改性室温硫化硅橡胶的方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯‑纳米二氧化硅复合物协同改性室温硫化硅橡胶的方法，其是通过共混法，将纳米二氧化硅与氧化石墨烯的分散液混合并制得氧化石墨烯‑纳米二氧化硅复合物，然后以此对室温硫化硅橡胶进行改性。本发明的方法，利用氧化石墨烯的层状结构，一方面有效的辅助了纳米二氧化硅颗粒在室温硫化硅橡胶基体中形成了网络结构，实现室温硫化硅橡胶力学性能的提高；另一方面阻碍了热量在室温硫化硅橡胶中的传递，提高了其耐热性。

技术领域

本发明涉及一种氧化石墨烯-纳米二氧化硅复合物协同改性室温硫化硅橡胶的方法，属高分子纳米复合材料领域。

背景技术

硅橡胶由于具有优异的耐热性、耐老化性、电绝缘性等特点，广泛应用于建筑、电子、汽车、船舶及航空行业等。硅橡胶是一种直链状聚硅氧烷，其主链是Si-O键，根据硅原子上所链接的有机基团不同，硅橡胶分有许多品种。其中，应用广泛的甲基双组份缩合型室温硫化硅橡胶(RTV)，羟基封端，通过适量固化剂加入基础胶中，可在室温条件下完成固化。随着新的应用领域的不断出现，对室温硫化硅橡胶提出了更高的性能要求，进一步提高室温硫化硅橡胶的热力学性能有助于拓宽其在实际中的应用。提高室温硫化硅橡胶的耐热性能和力学强度的主要途径分别是用高阻热性和高强度填料对其进行填充改性。

纳米二氧化硅耐腐蚀、耐高温，具有良好的透光性和补强性，且具有原料来源广、制备简单、价格低廉、颜色可控性强等优势，被广泛应用于聚合物的改性中。纳米二氧化硅与硅橡胶具有良好的相容性，更是硅橡胶的常用补强剂，对硅橡胶有较好的改性效果。然而，单独的二氧化硅颗粒在硅橡胶中能够产生的改性效果有限，随着新的应用不断出现，对硅橡胶提出了更高的性能要求，只有纳米二氧化硅对硅橡胶进行补强的体系已经不能完全满足要求，采用具备更优异改性效果的纳米材料或者纳米复合材料对硅橡胶进行改性迫切需要。

石墨烯是由单层碳原子构成的二维纳米材料，它是迄今为止最薄、最坚硬的物质，氧化石墨烯(GO)是石墨烯的衍生物，其片层上含有大量的羟基、羧基等官能团，使其可以均匀分散于聚合物基体中，还可以与基体发生较强的相互作用。氧化石墨烯具有较高的比表面能和优异的热力学性能，单独作为填料使用时能够极大地提高高分子的热力学性能。然而，氧化石墨烯制备工艺复杂，生产成本高，单独作为填料使用时会导致复合材料的成本急剧上升。若利用氧化石墨烯的层状结构，以及其与高分子基体和纳米材料都具有较好的相容性的优势，采用少量氧化石墨烯为载体，对纳米二氧化硅首先进行负载，然而以氧化石墨烯-纳米二氧化硅复合物的形式引入硅橡胶基体，辅助分散于基体中的纳米二氧化硅粒子之间形成网络结构，有望更大幅度地提高纳米二氧化硅对橡胶的改性效果。

发明内容

本发明提供了一种氧化石墨烯-纳米二氧化硅复合物协同改性室温硫化硅橡胶的方法，旨在利用氧化石墨烯的层状结构，一方面改善纳米二氧化硅在室温硫化硅橡胶中的分布，使其成网络分布，实现室温硫化硅橡胶力学性能的提高；另一方面阻碍热量在室温硫化硅橡胶中的传递，提高其耐热性。

本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：

本发明氧化石墨烯-纳米二氧化硅复合物协同改性室温硫化硅橡胶的方法，其特点在于：

步骤1)共混法制备GO-SiO₂

将纳米二氧化硅粉末加入水中，超声分散均匀，获得SiO₂水分散液；将氧化石墨烯加入水中，超声分散均匀，获得GO水分散液；

将SiO₂水分散液与GO水分散液混合，然后超声分散均匀，获得混合液；

对所述混合液进行离心，去除上清液，收集沉淀物并冷冻干燥，即获得氧化石墨烯-纳米二氧化硅复合物GO-SiO₂；

步骤2)改性室温硫化硅橡胶复合膜的制备