[发明专利]一种透明超轻硅弹性前体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种透明超轻硅橡胶硅弹性前体及其制备方法。该透明超轻硅弹性前体以端羟基聚二甲基硅氧烷和硅氧烷为共同原料，具有透明度高、密度低、弹性模量可调等特点。所述透明超轻硅弹性前体的具体制备方法为：将以化学计量的端羟基聚二甲基硅氧烷和硅氧烷作为单体，充分溶解在有机溶剂中后，加入适当的催化剂，得到有机硅凝胶；经老化、干燥，制备得到高度交联的透明超轻硅弹性前体。该透明超轻硅弹性前体的透明度从30％‑90％，密度为100kg/m³‑600kg/m³，弹性模量从10MPa‑10GPa不等，在特种防护、工业、运输、餐饮、医药等行业具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种透明、低密度的有机硅弹性前体及其制备方法，属于新型橡胶材料合成领域。

背景技术

橡胶是一种具有可逆形变的高弹性高分子材料，通常在室温下富有弹性，是与纤维、塑料并列的三大聚合物材料之一，在交通运输、工业、农林水利、军事、土木建筑、电气通讯、医疗卫生、商品储存以及生活用品等广泛领域发挥无可替代的作用。按不同的分类方法，橡胶可分为不同种类并在不同应用领域中发挥独特的作用。例如按原材料来源，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类；按外观形态，橡胶可分为固态橡胶、乳状橡胶、液体橡胶和粉末橡胶等；按物理形态，橡胶可分为硬胶和软胶，生胶和混炼胶等；按性能和用途，橡胶可分为通用和特种橡胶。其中，硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。硅橡胶耐低温性能良好，使用范围可从-73℃至200℃，瞬时可耐300℃以上的高温。硅橡胶的透气性好，氧气透过率在合成聚合物中是最高的。此外，硅橡胶还具有生理惰性、不会导致凝血的突出特性，因此在医用领域应用广泛。

然而，传统的硅橡胶难以满足特殊的需求，且随着科技不断进步，对硅橡胶的功能化需求不断增加，包括力学增强、阻燃、杀菌、亲疏水化改性等。例如，发明专利CN201610077691.4发明了一种硅橡胶表面亲水涂层的制备方法，亲水涂层具有良好的附着力和生物相容性，特别适用于生物医学材料领域；发明专利CN201510644904.2通过把抗菌离子附着在白碳黑载体上，得到了一种抗菌高温硅橡胶；专利CN201610146685.X采用多层结构设计，制备了一种超柔软有机硅皮革，扩展了有机硅皮革的使用范围；又如专利CN201510932418.0公开发明了一种多组分的硅橡胶，具有抗静电和阻燃功能；专利CN201310285809.9制备了一种含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡胶，既改善了硅橡胶的机械力学性能，又提高了硅橡胶的耐热性能和耐辐射性能。由此可见，通过结构设计和复合法可以实现硅橡胶的功能化，然而，对于特种应用领域，往往需求所用材料具有多种性能，例如在满足力学强度的同时，可能还需满足耐热、耐光等多种性能。而通过复合法得到材料，在使用过程、失效、以及降解等过程当中会造成污染而限制了其广泛应用。

发明内容

针对现有技术的不足和材料性能的局限，本发明的主要目的在于通过结构设计及合成方法创新，制备多功能化硅弹性前体，即采用溶胶-凝胶化学，实现双组分、原位温和交联硫化过程，最终得到透明度可调、密度极低的硅弹性前体。该透明超轻硅弹性前体的透明度从30％-90％，密度为100g/m³-600g/m³，弹性模量从10MPa-10GPa不等，在特种防护、工业、运输、餐饮、医药等行业具有广泛的应用价值。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种透明超轻硅弹性前体，其包含端羟基聚二甲基硅氧烷和硅氧烷为共同原料，经溶胶-凝胶化学转变后，直接干燥而获得一种透明度高、密度低的透明超轻硅弹体前体，所述透明超轻硅弹性前体的透明度为30％-90％，密度为100g/m³-600g/m³，弹性模量为10MPa-10GPa。

进一步的，所述端羟基聚二甲基硅氧烷的重复单元n为10至150不等，且不限于此。