[发明专利]一种聚轮烷交联硅橡胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚轮烷交联硅橡胶及其制备方法。一种聚轮烷交联硅橡胶是由以下的原料组成：乙烯基硅橡胶、聚轮烷、硫化剂、无机填料、结构控制剂。同时也公开了这种聚轮烷交联硅橡胶的制备方法。本发明通过含乙烯基的超分子聚轮烷与乙烯基硅橡胶在熔融共混下发生交联反应，生成具有滑动交联网络的超分子硅橡胶。由于滑动交联网络可以最大限度地分散应力，因此相比于传统的硅橡胶，聚轮烷交联硅橡胶具有高断裂伸长率、低永久变形、高拉伸强度等优异特性，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种硅橡胶，特别涉及一种聚轮烷交联硅橡胶及其制备方法。

背景技术

硅橡胶是由有机硅氧烷在酸性或者碱性催化作用下缩聚得到的一种的高分子材料。特殊的化学结构赋予硅橡胶优异的分子链柔顺性、极低的表面张力、良好的耐高低温性，以及阻燃、耐候、耐腐蚀、电气绝缘、透气性好、生物相容性好等优点。因此，硅橡胶在石油化工、国防军工、航空航天、电子电器等多个领域应用广泛，是现代工业及日常生活不可或缺的高性能材料。然而，硅橡胶的强度较差，通常需要加入白炭黑等无机填料进行补强。白炭黑等无机填料的加入能明显提高硅橡胶的拉伸强度和硬度，但同时会降低硅橡胶的韧性，使其断裂伸长率降低，拉伸永久变形增大。如何同时提高硅橡胶的强度和韧性，一直以来都是人们普遍关注的研究课题。

聚轮烷是通过自组装作用得到的一种内锁型主客体超分子体系，其环状分子贯穿入线型轴高分子链，可以在轴分子链上滑动和旋转，具有独特的动力学特性。如果采用合适的手段，将聚轮烷上的环状分子作为交联点，就能形成三维超分子网络结构。由于环状分子交联点没有固定，可以沿着轴分子链自由地移动，因而这种三维超分子网络结构具有独特的力学性能。将聚轮烷应用于交联硅橡胶目前还鲜有报道。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种聚轮烷交联硅橡胶及其制备方法。

将超分子聚轮烷引入硅橡胶中，使聚轮烷上的环状分子与硅橡胶发生交联反应，生成的交联点即可沿着聚轮烷的轴分子链自由移动，形成滑动交联网络。相比于传统的硅橡胶交联网络，滑动交联网络受到外力作用时，滑动交联点可以沿着轴分子链滑动到最佳的位置，使应力得到最大限度地分散，因而聚轮烷交联硅橡胶同时具备高韧性和高强度。

为了实现上述的发明目的，本发明所采取的技术方案是：

一种聚轮烷交联硅橡胶，是由以下质量份的原料组成：乙烯基硅橡胶100份、聚轮烷5～50份、硫化剂0.2～5份、无机填料10～80份、结构控制剂2～10份。

进一步优选的，这种聚轮烷交联硅橡胶，是由以下质量份的原料组成：乙烯基硅橡胶100份、聚轮烷5～50份、硫化剂0.5～5份、无机填料10～80份、结构控制剂4～6份。

优选的，这种聚轮烷交联硅橡胶中，乙烯基硅橡胶的乙烯基摩尔含量为0.06％～0.5％；进一步优选的，乙烯基硅橡胶的乙烯基摩尔含量为0.08％～0.2％。

优选的，这种聚轮烷交联硅橡胶中，聚轮烷的直链状分子为聚二甲基硅氧烷或聚乙二醇中的一种，聚轮烷的环状分子为含有乙烯基的β-环糊精或含有乙烯基的γ-环糊精中的至少一种，聚轮烷的封端基团为环糊精类基团、金刚烷基类基团、三苯甲基类基团中的至少一种。

优选的，聚轮烷中含有乙烯基的环状分子由官能团取代反应制得，即将羟丙基化的β-环糊精或γ-环糊精，与甲基丙烯酸异氰基乙酯、2-丙烯酰氧基乙基异氰酸酯、1,1-双(丙烯酰氧基甲基)乙基异氰酸酯、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种进行取代反应；取代反应所用的催化剂为有机锡催化剂，优选为二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡中的至少一种。

优选的，这种聚轮烷交联硅橡胶中，硫化剂为过氧化物硫化剂；进一步优选的，硫化剂为过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物中的至少一种；再进一步优选的，硫化剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷。