[发明专利]带有反应型笼型倍半硅氧烷结构POSS改性的三元乙丙橡胶复合材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种带有反应型笼型倍半硅氧烷结构POSS改性的三元乙丙橡胶复合材料及制备方法，种带有活性二氢基笼型结构或二乙烯基笼型结构的三元乙丙橡胶及其制备方法，由于POSS特殊结构的存在，复合材料的物理机械性能和热稳定性都有明显的改善。DV‑DDSQ/EPDM复合材料、DH‑DDSQ/EPDM复合材料在保证韧性的前提下，拉伸强度分别提高了35.77％和50.6％，撕裂强度分别提高了6.36％和5.08％，1000℃的热失重残炭率分别提高了6.49％和11.34％。

技术领域

本发明属于三元乙丙橡胶(EPDM)复合材料及其制备方法，涉及一种带有反应型笼型倍半硅氧烷结构POSS改性的三元乙丙橡胶复合材料及制备方法，特别是涉及一种带有活性二氢基POSS或二乙烯基POSS改性EPDM及其制备方法。

背景技术

三元乙丙橡胶(EPDM)是由乙烯、丙烯外加第三单体聚合而成，其主链由乙烯和丙烯链段组成，外加第三组分，提供了更多的活性位点，使其更容易发生交联反应。由于其具有优良的化学稳定性、耐老化性、电绝缘性、回弹性、低温性等性能，可以应用于许多领域。随着科学技术的不断进步，对材料的性能要求越来越高。一方面要求提高其强度，不降低其韧性，并保持其较高的耐温性和加工工艺性。

笼型低聚倍半硅氧烷(POSS)由于其独特的化学结构和性质，作为一种新型的纳米填料，近年来受到人们的广泛关注。POSS的化学通式为(RSiO_1.5)_n，n一般为6、8、 10、12等，其中以n＝8最典型。POSS结构主要可分为两部分：(1)内部为Si-O-Si组成的无机笼型内核结构，尺寸在1-3nm；(2)外部为与Si共价键相连的有机官能团R。 POSS独特的结构，使其具有良好的热稳定性、耐化学药品性、良好的绝缘性和化学结构的可设计性等优良的特性。研究人员发现，当在聚合物中引入POSS后，可以提高聚合物的力学性能及其热稳定性。

中国专利申请CN 108384129 A公开了一种多面体低聚倍半硅氧烷填充耐烧蚀三元乙丙橡胶绝热层。该专利文献用不同官能度的苯基笼型低聚倍半硅氧烷作为耐高温POSS，用不同官能度的乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷作为改性剂来填充耐烧蚀三元乙丙橡胶绝热层，得到了一种碳层相对致密，且耐烧蚀性能相对现有技术得到提高的三元乙丙橡胶绝热层。王明超研究不同用量八乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷(OVP)改性三元乙丙橡胶，并初步探讨了其反应机理。(王明超,王敏,周俊,等.[J].弹性体,2019,029(003):23-26.)但是上述专利及文献均未提及到POSS的加入对于复合材料力学性能的影响。

高钧驰以笼形八苯基倍半硅氧烷(OPS)与三元乙丙橡胶(EPDM)共混制备了 OPS/EPDM纳米杂化材料。结果表明，针对于该体系加入OPS后，力学性能与热稳定性有所提高，但是加入20wt％OPS的复合材料600℃的残碳量只有13.85％，复合材料的热稳定性仍然太差。(高钧驰,杨荣杰.[J].火炸药学报,2007,30(6):58-60.)。

随后，高钧驰以八乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷(OVP)与三元乙丙橡胶(EPDM)共混制备了OVP/EPDM纳米杂化材料。当用OVP取代部分聚磷酸铵(APP)时，复合材料的强度和热稳定性有所改善。(高钧驰,杨荣杰.[J].火炸药学报,2007,30(6):58-60.)。之后，高钧驰等人以自行合成的八乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷(OVP)与三元乙丙橡胶 (EPDM)及硫化剂等通过双辊混炼机制备OVP/EPDM纳米杂化材料。测定了POSS/ EPDM杂化材料的力学性能和热稳定性。结果表明，添加不同含量的OVP改善了复合材料的强度和热稳定性。但是上述两篇文献中复合材料的韧性均有降低。(高钧驰, 杨荣杰.[J].复合材料学报,2011(01):68-71.)