[发明专利]一种仿生干态粘接硅橡胶泡沫的制备方法

说明书

本发明公开了一种仿生干态粘接硅橡胶泡沫的制备方法，包括如下步骤：步骤一、制备软模板和预聚体；步骤二、预聚体对软模板的物理浇筑；步骤三、硅橡胶泡沫贴合；步骤四、原位聚合及界面聚合；步骤五、脱模；步骤六、脱气。本发明得到的仿生干态粘接硅橡胶泡沫，在轻微接触的预负载作用力下，于玻璃表面测得的法向粘接强度最高可达2.3N/cm²。粘接阵列层同硅橡胶泡沫的界面粘接强度可达阵列层撕裂程度。对照现有基于压敏胶等胶粘剂的硅橡胶泡沫粘接方案，避免了胶粘剂和硅橡胶泡沫结合能力不强，以及胶粘剂渗入泡孔对硅橡胶泡沫力学及结构稳定性带来的不利影响等问题。该发明对硅橡胶界面粘接技术领域有一定的拓展。

技术领域

本发明涉及一种硅橡胶材料的制备方法，具体涉及一种仿生干态粘接硅橡胶泡沫的制备方法。

背景技术

硅橡胶属于特种橡胶材料，具有宽温域内保持高弹性(通常-50℃到200℃)、耐候、耐化学腐蚀，良好的疏水、绝缘等优异理化性能。硅橡胶按照固化方式可分热硫化型和室温硫化型两类，被广泛的用作密封材料、涂料及粘合剂等。硅橡胶表面自由能极低(仅2×10^-2N/m)，低表面反应活性导致成型硅橡胶制品的粘接问题成为限制其应用的一大因素。将硅橡胶发泡制成硅橡胶泡沫，既可持有硅橡胶的优良性能，又兼具泡沫材料的可压缩特性，是一种优异的多孔韧性粘弹性高分子材料。然而，对于性能优异的硅橡胶泡沫而言，其多孔表面的粘接更具挑战。

硅橡胶材料的现有粘接方案主要有四种。第一种方案是硅橡胶表面改性增粘。该方法是通过增加硅橡胶表面的极性基团数量提高粘接性能，常见的有离子轰击引入Si-OH(Encinas N,Dillingham R G,Oakley B R,et a1.Atmosphere pressure plasmahydrophilic modification of a silicon surface[J].The Journal of Adhesion,2012,88(4/6):321-336)，基于硅烷偶联剂的化学处理，以及两种处理方式的综合运用(WuC C,Yuan C Y,Ding S J.Effect of polydimethyl siloxane surfaces silanized withdifferent nitrogen-containing groups on the adhesion progress of epithelialcells[J].SurfaceCoatings Technology,2011,205(10):3182-3189)。第二种方案是引入增粘助剂。常见的有通过混炼引入增粘剂，如KH-550(氨丙基三乙氧基硅烷)、VTPS(乙烯基三叔丁基过氧硅烷)、硅硼增黏剂等提高同不锈钢等基材的粘接强度。改变配方，调整生胶、交联剂、白炭黑、结构控制剂和硅烷偶联剂的品种及用量可获得粘接性能的改善(徐新锋.硅橡胶与不锈钢的粘接.粘接，2010，31(6)：66-67；罗权妮，王真智.配方对硅橡胶/不锈钢粘接强度的影响.特种橡胶制品，2000，21(4)：1-4)。第三种方案是生胶分子链化学改性增粘。通过对聚二甲基硅氧烷分子主链进行改性，修饰具有增粘功能的官能团(双键、环氧基团等)提高硅橡胶的分子极性，如基于铂催化将环氧基团或酯基引入生胶分子主链，可用于提高硅橡胶同金属间的粘接能力(Sato Y,Inomata H.Curable organosiliconcompositions[P].US3996197,1976)。第四种方案是基于胶粘剂的粘接。该方案是硅橡胶获得粘接功能的直接途径，具有良好的普适性。具体是以胶粘剂作为第三相粘接介质，如采用丙烯酸酯、环氧树脂及有机硅胶粘剂等，基于裱糊工艺实现硅橡胶同其它表面的粘接(Iwata M，Harada Y.Adhesive for silicone rubber：US，2 007 232 750[P].2007-10-04；Kamohara H.Adhesive agent for silicone rubber：US，2 011 077 335[P].201l-03-31)。对胶粘剂进行改性研究，匹配合适的施胶及粘接工艺，可提高硅橡胶在特定表面的粘接强度。随着对粘接分子机理认识的加深，逐渐发展出了一系列粘接理论，典型的有吸附理论(物理及化学吸附作用)，扩散理论(界面互溶形成粘接中间相)，电子理论(静电引力相互作用)，机械互锁理论(粘接剂同不平表面的物理互锁效应)，以及化学键理论(界面化学反应带来的化学键相互作用)。硅橡胶的粘接同其它粘接现象一样，不同的粘接方案分子机理各异，粘接过程均存在多种作用机理。