[发明专利]一种超疏水、导电、耐溶胀的含氟硅橡胶泡沫复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超疏水、导电、耐溶胀的含氟硅橡胶泡沫复合材料及其制备方法。该制备方法包括步骤：(1)将碳系导电粒子分散在浓硫酸和浓硝酸的混合液中搅拌、氧化，然后离心、水洗、干燥得到羟基化的导电粒子，将所得羟基化的导电粒子加入含有表面活性剂的去离子水中，超声分散得到导电溶液；(2)将含氟硅烷偶联剂和去离子水加入乙醇中，超声水解得到含氟硅烷偶联剂水解液；(3)将含氟硅橡胶泡沫浸入到步骤(1)的导电溶液中，离心、干燥；(4)重复步骤(3)1～2次，制得导电的含氟硅橡胶泡沫材料，然后将导电的含氟硅橡胶泡沫材料浸入步骤(2)的含氟硅烷偶联剂水解液中，离心、干燥即得。

技术领域

本发明涉及功能复合材料技术领域，具体涉及一种超疏水、导电、耐溶胀的含氟硅橡胶泡沫复合材料及其制备方法。

背景技术

硅橡胶泡沫是由硅橡胶发泡制备得到的一种多孔、轻质的高分子泡沫材料，具有轻质，良好的压缩回复性能，耐高低温性能，生理惰性，电绝缘性能等优点，在生产生活中具有十分重要的应用价值。

随着实际需要的发展，特别是在航空航天、轨道交通和新能源汽车等一些特定领域，人们对材料的多功能特性提出了更高的要求，例如通过添加导电粒子，可以实现硅橡胶泡沫的导电性，实现抗静电效果，并且能应用于传感器领域。由于泡沫材料的泡孔结构等特殊原因，实现其导电性能的难度系数更大。目前实现泡沫导电主要有两种方法，一种方法是在泡沫的基体里添加导电粒子。当往基体中添加导电粒子时，少量的导电粒子不能构成良好的导电通路，当添加的含量高时，会使得体系的粘度增加，影响发泡过程，导致不能发泡或发泡的孔隙率减小，从而影响泡沫的抗压、抗震等性能。同时导电粒子在基体中存在分散不均匀的问题，造成导电性能不稳定。公开号为CN 109294239 A的专利说明书公开了一种抗静电硅橡胶泡沫的制备方法，需在基体里添加20～50份导电材料，份数过高，加工难度高，工艺复杂。公开号为CN 105504820 A的专利说明书公开了一种导电硅橡胶泡沫的制备方法，导电填料添加量为10～40份，采用辐射交联方法，设备要求高；二是将导电粒子涂覆在泡沫表面，可以通过少量的导电粒子实现导电，但导电粒子靠静电吸附在基体上，与基体的界面作用力差，容易脱落，造成导电性能下降，作用力不强。文献(Appl.Mater.Interfaces 2018,10,13877～13885)采用涂覆的方法在硅橡胶泡沫表面构筑导电网络，但靠正负电荷吸引，作用力弱。

此外，导电硅橡胶泡沫在特殊环境使用时，会与液体介质(水，油，有机溶剂等)接触，使得硅橡胶分子Si-O主链和侧基基团易发生断裂和重排，分子交联网络的力学性能变差，泡孔结构会发生变形、孔壁断裂等现象，其使得泡沫丧失力学性能和导电性能，限制了其进一步应用。

因此，要同时实现泡沫材料稳定的导电性能，及赋予泡沫材料超疏水，抗溶胀性能，实现多功能的应用，对材料的内部分子结构和表面微观结构要求很高，制备难度很大，方法亟待改进。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种超疏水、导电、耐溶胀的含氟硅橡胶泡沫复合材料的制备方法。

一种超疏水、导电、耐溶胀的含氟硅橡胶泡沫复合材料的制备方法，包括步骤：

(1)将碳系导电粒子分散在浓硫酸和浓硝酸的混合液中搅拌、氧化，然后离心、水洗、干燥得到羟基化的导电粒子，将所得羟基化的导电粒子加入含有表面活性剂的水中，超声分散得到导电溶液；

(2)将含氟硅烷偶联剂和去离子水加入乙醇中，超声水解得到含氟硅烷偶联剂水解液；

(3)将含氟硅橡胶泡沫浸入到步骤(1)的导电溶液中，离心、干燥；

(4)重复步骤(3)1～2次，制得导电的含氟硅橡胶泡沫材料，然后将所述的导电的含氟硅橡胶泡沫材料浸入步骤(2)的含氟硅烷偶联剂水解液中，离心、干燥，即得所述的超疏水、导电、耐溶胀的含氟硅橡胶泡沫复合材料。