[发明专利]一种具有硅胶合成橡胶互穿聚合网络结构(IPN）的发泡材料和制备方法

说明书

本发明公开了一种具有硅胶合成橡胶互穿聚合网络结构(IPN)的发泡材料和制备方法。该具有硅胶合成橡胶互穿聚合网络结构(IPN)的发泡材料，按照重量份计，包括10～40份甲基乙烯基硅橡胶、5～20份沉淀白炭黑、0.5～6份羟基硅油、0.025～0.5份硅烷偶联剂、60～90份丁苯橡胶、0～20份三元乙丙橡胶、20～40份增塑剂、30～60份阻燃剂、1～3份防老剂、3～10份填充剂、1～5份炭黑、0.5～3份硬脂酸、3～8份氧化锌、1～3份氧化镁、15～40份发泡剂和3～8份硫化剂。本发明能够解决在低温下保温材料容易断裂的问题。

技术领域

本发明属于绝缘保温材料技术领域，具体涉及一种具有硅胶合成橡胶互穿聚合网络结构(IPN)的发泡材料和制备方法。

背景技术

近年来随着我国保温材料的需求和产量不断扩大，橡塑保温材料因其质轻、柔软、低导热系数、耐低温、阻燃等优良特性，广泛应用于中央空调、化工、建筑、车辆、船舶、电器等行业的各类冷热介质管道、容器的保温，从而达到降低能量损失的效果。

目前的橡塑保温材料主要以丁腈橡胶和聚氯乙烯(NBR/PVC)为主要材料，通过控制硫化和发泡剂的分解速度进行发泡。例如，中国发明专利CN104250388A公开了一种阻燃型的NBR/PVC橡塑发泡保温材料组合物，主要由以下重量份组成：丁腈橡胶60-70份，PVC树脂30-45份，阻燃性增塑剂20-50份，Ca/Zn热稳定剂4-7份，阻燃剂40-50份，偶氮二甲酰胺8-10份，硫磺2-4份，硫磺促进剂4-7份，防老剂2-6份，补强剂25-40份。加工工序复杂，对硫化发泡的装置要求很高；由于使用硫磺硫化体系以及加入了大量小分子增塑剂，容易产生大量烟雾，污染环境，不太符合越来越严格的环保要求。

另外，现有的橡塑保温材料存在发泡孔径大，孔易破裂，易开孔等不足，从而导致绝热效果变差；而且一般橡塑保温材料在低温下容易老化而降低或失去保温效果，甚至发生龟裂、脆化一碰即碎。目前通用的方式时通过添加三元乙丙橡胶，利用其在较宽温度范围能够保持柔顺的特性，提高橡塑材料在低温环境下的柔韧性和弹性。例如，CN103788430A公开了一种耐低温橡塑发泡保温材料，具体为在8-20％丁腈橡胶和10-25％聚氯乙烯中加入4-10％的顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物等作为耐低温改性剂，同时加入10-20％的己二酸二辛酯或癸二酸二辛酯等作为耐低温增塑剂，制备的发泡保温材料在-50℃时仍具有良好的柔韧性。

CN11154193A公开了一种阻燃弹性橡塑保温板，具主要由以下重量份组成：三元乙丙橡胶40-80份，丁苯橡胶20-40份，高苯乙烯树脂5-10份，硫化促进剂3-5份，活性剂2-7份，发泡剂二亚硝基五亚甲基四胺15-20份，硫磺1-3份，抗氧化剂0.1-0.5份，复合阻燃剂40-60份。三元乙丙橡胶可以和丁苯橡胶形成“海-岛”两相体系，在受冲击力下可以吸收大量的能量，从而提高材料的韧性和弹性。

互穿网络聚合物(IPN)是两种或两种以上聚合物各自交联后形成相互贯穿的弹性体，各聚合物网络之间相互交叉渗透、机械缠结，起着强迫互容和协同应作用，因而可以使不相容或半相容的高聚物形成物理互锁，从而有效拓宽材料的玻璃化转变区。

硅胶分子间作用力小并且分子链的柔顺性好，门尼粘度低，而丁苯橡胶含有刚性的苯环结构且分子间作用力强于甲基乙烯基硅胶分子，门尼粘度大，导致纯丁苯橡胶与纯甲基乙烯基硅胶混合相容性不好。另外由于分子结构的差异和硫化速度的差异，甲基乙烯基硅胶和丁苯橡胶将会各自硫化形成独立的交联网络。但是可以通过与二氧化硅颗粒之间的界面相互作用增强，使甲基乙烯基硅胶和丁苯橡胶分子链更多的结合在二氧化硅表面；以及通过甲基硅油、羟基硅油、石蜡油等增容剂来改善硅胶与丁苯橡胶的相容性。通过特定的增容体系和炼胶工艺可以制备甲基乙烯基硅胶硅胶与合成橡胶互穿聚合网络结构(IPN)的发泡保温材料，在-60℃～-80℃的低温环境下仍具有良好的柔韧性和弹性。

发明内容