[发明专利]一种杂化改性硅橡胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种杂化改性硅橡胶及其制备方法和应用，所述杂化改性硅橡胶的制备原料包括1000重量份含有羟基的聚硅氧烷和0.2～4.5重量份偶联剂，所述偶联剂选自含硼化合物、含铝化合物、含钛化合物、含磷化合物、含锡化合物、含锑化合物或含砷化合物中的任意一种或至少两种的组合。所述杂化改性硅橡胶通过将各组分混合后在螺杆挤出机中聚合反应得到。本发明提供的杂化改性硅橡胶通过含改性杂原子偶联剂实现羟基聚硅氧烷的固化及增强增韧，改性组分最终以化学键形式存在于硅橡胶中，在使用中不会有改性剂的迁移和析出，是一种安全性好、稳定性高、机械性能好的高性能硅橡胶材料，且其制备工艺简单、周期短，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种杂化改性硅橡胶及其制备方法和应用。

背景技术

硅橡胶是一类以-Si-O-键为主链、以有机基团为侧基的弹性体，其特殊的半有机半无机结构赋予了硅橡胶优异的耐高低温性、耐候性、耐臭氧性、耐老化性、生理惰性和高透气性，是目前极受工业界青睐的高性能材料之一。近年来，科学技术的飞速发展对硅橡胶及其材料提出了更高的要求，硅橡胶也在基本性能的基础上，朝着功能化、智能化、精细化的方向不断发展，硅橡胶材料逐渐由结构材料向具有光、电、磁、生物医药、仿生、催化、物质分离以及能量转化等效应的功能材料方向发展，在航空航天、汽车、电子和医疗器械等领域应用十分广泛。

传统硅橡胶的制备原料大都局限于聚硅氧烷和有机交联剂的复配，制成的硅橡胶机械性能硬脆，导电性和导热性低，而且手感欠佳。为了实现硅橡胶机械性和功能性的提升，通常向硅橡胶中添加功能性填料，通过填料自身的性能来辅助增强硅橡胶材料的性能。

CN108410178A公开了一种含氮化铝/石墨烯杂化材料的高导热硅橡胶的制备方法，所述制备方法包括以下过程：首先将改性氮化铝和改性石墨烯在超声作用下反应生成氮化铝/石墨烯杂化材料；然后将所述杂化材料与硅橡胶混炼制得混炼胶；所述混炼胶进一步硫化得到含氮化铝/石墨烯杂化材料的高导热硅橡胶；按照上述方法得到的高导热硅橡胶具有良好的韧性、弹性和导热性，可广泛用于采暖、电气、电子、航空等领域中功率器件与散热器之间的固定、抗震填充和粘接。

CN103613934A公开了一种耐火硅橡胶自粘带及其制备方法，所述耐火硅橡胶自粘带的制备原料包括100份甲基乙烯基硅橡胶、15～40份白炭黑、5～20份氧化铝、0.5～2份硼酸酯、1～4份结构控制剂、1.5～3份烧结添加剂、0.5～2份交联剂、0.5～1份聚四氟乙烯超细粉以及其他功能性助剂，其中本白炭黑、氧化铝、烧结添加剂的共同烧结使硅橡胶形成稳定致密的陶瓷化保护层，从而起到隔绝火焰的作用；所述耐火硅橡胶自粘带具有阻燃性、耐候性、加工性和电绝缘性，可广泛用于加工电线电缆修补和连接。

CN101768361A公开了一种提高室温硫化硅橡胶机械性能的方法，所述方法具体为，在α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和填料预混合过程中加入钛酸酯处理剂，在80～140℃下真空脱水搅拌0.5～3小时得到室温硫化硅橡胶的基料，所述基料进一步与交联剂、催化剂、增塑剂和增粘剂混合，得到室温硫化硅橡胶；其中，钛酸酯处理的用量为填料用量的0.05～5.0％。基于该制备方法得到的室温硫化硅橡胶拉伸强度和断裂伸长率可以提高20％以上。

然而在现有技术中，大部分改性硅橡胶材料通过改性填料与基体硅橡胶的物理共混得到，共混体系中填料与聚合物之间容易发生微观相分离，影响硅橡胶材料的拉升强度和撕裂强度；而且共混的填料在改性硅橡胶材料的加工、长期使用及保存过程中存在迁移性和析出性，使材料的耐久性欠佳。杂化改性硅橡胶中改性剂和硅橡胶通过化学键连接，但其制备工艺复杂，反应周期长、温度高，需要真空干燥等苛刻的后处理条件，不利于进行大规模的工业化生产。

因此，开发一种易于制备的高性能硅橡胶材料，是本领域的研究重点。

发明内容