[发明专利]一种具有互穿网络结构的高强度环氧-硅橡胶改性材料

说明书

本发明提供了一种具有互穿网络结构的高强度环氧‑硅橡胶改性材料，它是由下述重量份数的原料制备而成：硅橡胶100.00份，环氧树脂5.00～15.00份，环氧固化剂10.00～15.00份，含氢硅油8.00～20.00份，橡胶添加剂0.05～1.00份，其中所述环氧固化剂为带有多乙烯基结构的酸酐类固化剂。本发明还提供了该材料的制备方法。本发明环氧‑硅橡胶改性材料为互穿聚合物网络结构，性能优良，特别是体系中添加的环氧树脂为接枝改性环氧树脂、环氧固化剂为桐油酸酐时，材料的力学性能显著改善，材料强度、韧性和粘接性能同时提升，尤其是材料的拉伸强度提升幅度非常显著，并且互穿聚合物网络结构稳定，体系能够长期保持均相状态，不会发生分层等现象，性能非常优良。可以应用于航空航天、电子信息、机械装备领域的耐高温涂层、粘合剂、灌封胶、橡胶以及柔性耐烧蚀材料基体等，极大地拓宽了硅橡胶材料的应用领域。

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种具有聚合物互穿网络结构的高强度环氧-硅橡胶改性材料。

背景技术

硅橡胶是以Si-O无机结构为主链，Si原子上连接甲基、乙基、苯基等有机基团的一种半无机高聚物。由于结构及组成的特殊性，硅橡胶材料集无机物与有机物的特性及功能于一身，具有许多其他材料所不能同时具备的优异性能，如卓越的耐高低温性，优异的耐油、耐溶剂、耐紫外、耐辐射性能，良好的耐老化性，优良的电绝缘性和化学稳定性以及生理惰性等优点，目前已被广泛应用于航空、航天、外加剂、电磁屏蔽、膜材料、电子电气、医学、日用品等领域。然而，由于硅橡胶基体缺少极性基团，分子间作用力低，内聚强度低，在外力作用下容易发生变形破坏，导致其拉伸强度低，断裂伸长率低，粘接性能不佳，耐热性能也较差，极大地限制了其应用。对硅橡胶进行改性以提高其强度、韧性等性能，成为研究的热点。

现有技术中，硅橡胶常用的改性方法有填料增强改性、基体表面改性、加入第三组分粘接促进剂以及基体化学改性等。填料改性是向硅橡胶基体中加入二氧化硅，碳纤维等填料，但是填料的引入会使得基体的粘度增加十分明显，不利于实际施工使用，同时填料粒子会发生一定程度的聚集，还会导致材料的强度下降；基体表面改性如等离子处理表面，臭氧化处理，表面刻蚀等，这虽然可以改善硅橡胶的表面性状，提高其粘接性能，但是表面改性只能改善硅橡胶基体表面的性状，不能改善硅橡胶基体的性能，如拉伸强度，断裂伸长率等，并且，表面改性存在不稳定的问题；另外加入粘接促进剂能够提升材料的粘接性能，但会存在混合体系不稳定，小分子材料析出等问题。

基体化学改性是通过分子结构设计，利用接枝，嵌段等化学方式来改性硅橡胶材料，具有良好的稳定性，能显著提升材料的综合性能。环氧树脂作为一种优良的高强度热固性树脂，其分子上带有活性基团，能与胺类、酸酐类、聚酰胺类物质交联固化，形成高度交联的空间三维网状结构，其带有的刚性和极性基团能够有效的提升硅橡胶的内聚强度，同步提高其粘接性能。粘接强度的提升显著改善复合材料的界面粘接性能，增加了与功能填料、增强纤维的界面结合，这有利于制备更高性能的复合材料。因此，用环氧树脂改性硅橡胶是近年来发展起来的一种提高硅橡胶力学性能和界面粘接性能的有效方法。

郭飞鸽，“环氧E-51改性S-1硅橡胶涂层的制备与性能”，宇航材料工艺，2014-06-15公开了一种环氧改性硅橡胶的方法，具体是利用利用双酚A环氧树脂改性S-1硅橡胶，相比未经改性的硅橡胶，改性后的硅橡胶的拉伸强度、断裂伸长率均有提升，其中，拉伸强度最高可提高49.4％，断裂伸长率最高可以提高23.1％。进一步的实验表明，环氧改性硅橡胶可以作为固体火箭发动机外防热涂层的基体材料。但是其拉伸强度、断裂伸长率的提高幅度有限，无法满足某些应用需求。