一种多孔硅橡胶的制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅橡胶的制备方法，尤其是涉及一种多孔硅橡胶的制备方法。

背景技术

硅橡胶具有耐热性、耐寒性、电绝缘性、压缩永久变形等优异的物理性能。多孔硅橡胶泡沫材料是新发展起来的一种柔性、多孔的高分子弹性体，是硅橡胶经发泡后制成的。它将硅橡胶的特性与泡沫材料的特性结合于一体，作为阻尼、减振、隔音、隔热等高性能材料广泛应用于国防、航空航天以及交通运输、电子工业等领域可以作为硅橡胶海绵使用。

根据泡孔形成过程中发泡剂是否发生化学反应可将发泡方法分为物理发泡法和化学发泡法。

赵祺等人以水作发泡剂，通过制备有机硅乳液实现水在生胶中的分散，待交联完成后再通过热致相分离除去水而成孔的方法制备出孔径在200～600微米的加成型液体硅橡胶泡沫材料。

中国发明专利201710816199.9在硅橡胶中加入热膨胀性胶囊制备多孔硅橡胶海绵。这种方法使用的热膨胀性胶囊价格较高，发泡剂中含有有毒物质丙烯腈以及低沸点烷烃。

中国发明专利201680008462.5采用水作为发泡剂，但是由于聚硅氧烷为疏水聚合物，水无法直接均匀分散在硅橡胶中，需要加入乳化剂以及增稠剂进行分散。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种采用含水高吸水性树脂与硅橡胶生胶进行混合的方法，经固化、干燥后制备多孔硅橡胶的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种多孔硅橡胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1)，将组分A、组分B、组分C、组分D、组分E混合均匀；所述组分A为100质量份含乙烯基聚硅氧烷，所述含乙烯基聚硅氧烷为含有两个或两个以上乙烯基的聚二有机基硅氧烷；所述组分B为5～30质量份有机氢聚硅氧烷，所述有机氢聚硅氧烷为含有三个及以上Si-H键的有机氢聚硅氧烷；所述组分C为0.01～1质量份硅氢加成催化剂，所述组分D为20～500质量份含水高吸水性树脂，所述组分E为0.1～5质量份硅油表面活性剂；

步骤2)，将步骤1)中得到的混合物进行加热固化反应，得到硅橡胶；所述加热固化反应的温度为50～200℃；

步骤3)，将步骤2)中得到的硅橡胶进行干燥处理，除去水分，便可得到多孔硅橡胶。

进一步地，所述有机氢聚硅氧烷中的Si-H键与所述含乙烯基聚硅氧烷中乙烯基的摩尔比为1～2：1。

进一步地，所述高吸水性树脂为聚丙烯酸及其盐、聚丙烯酰胺等交联网状聚合物；所述含水高吸水性树脂中高吸水性树脂吸收的水量为高吸水性树脂质量的10～500倍；所述含水高吸水性树脂为球形粒子，所述球形粒子的平均粒径尺寸为1～1000微米。

优选地，所述球形粒子的平均粒径尺寸为10～200微米。

进一步地，所述硅氢加成催化剂为铂系催化剂、钯系催化剂、铑系催化剂、钌系催化剂、锆系催化剂、钴系催化剂、镍系催化剂中的至少一种或几种。

进一步地，所述硅油表面活性剂为聚有机硅氧烷-聚氧乙烯共聚物。

进一步地，该方法制备的多孔硅橡胶还包含补强剂，所述补强剂为二氧化硅粉末；以每100质量份的组分A计，所述二氧化硅粉末的加入量不大于30质量份。

进一步地，所述二氧化硅的BET比表面积为100m

进一步地，所述多孔硅橡胶中还包括填料、添加剂中的至少一种；所述填料包括白炭黑；所述添加剂包括颜料、耐热添加剂、增粘剂、脱模剂、导电剂中的至少一种。

进一步地，所述颜料包括TiO

上述制备方法中，组分A含乙烯基聚硅氧烷的分子量无特别的限制，从粘度低的液体到粘度高、在室温下不具有自流动性的粘稠物质均可。所述组分B为交联剂，考虑到如果交联不充分，会降低硅橡胶的弹性性能；而如果交联过度，固化后又会导致机械强度变差，耐热性和压缩永久变形性变差，所以选择有机氢聚硅氧烷中的硅氢键与含乙烯基聚硅氧烷中的乙烯基的摩尔比为1～2：1，有机氢聚硅氧烷加入量为5～30质量份。组分C为硅氢加成催化剂，考虑到催化剂的催化效率，优选为铂系催化剂，如铂黑、氯化铂、氯铂酸和一元醇的反应物、烯烃类的络合物、双乙酰乙酸铂等。进一步的，所述铂系催化剂优选为氯铂酸或者Karstedt催化剂(卡斯特催化剂)。其中，所述Karstedt催化剂为二乙烯基四甲基二硅氧烷的铂(0)络合物。组分D为含水高吸水性树脂，所述含水高吸水性树脂中的高吸水性树脂为球形粒子，粒径为1～100微米；该球形高吸水性树脂为水溶性丙烯酸单体及其盐在油性溶剂中进行反相悬浮聚合制备得到，高吸水性树脂可以吸收自身重量百倍甚至千倍以上的水分。组分E为硅油表面活性剂，硅油表面活性剂的加入可以提高聚硅氧烷与含水高吸水性树脂的相容性。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的多孔硅橡胶的制备方法具有以下几点优势：

1)采用水作为发泡剂，环保；

2)含水高吸水性树脂将水吸收在树脂内部，不存在游离的水分，与硅橡胶生胶混合方便，不需要加入大量的乳化剂以及高强度的机械搅拌；

3)孔径及孔隙率容易控制。通过调节加入的含水高吸水性树脂球形粒子的粒径可以控制多孔硅橡胶的孔径。利用含水高吸水性树脂的加入量可以调节多孔硅橡胶的孔隙率。

附图说明

图1为实施例3的扫描电子显微镜(SEM)照片

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

将100质量份的、25℃时粘度为740Pa·s的含乙烯基聚硅氧烷，20质量份的、25℃时粘度为0.5mPa·s有机氢聚硅氧烷，0.12份铂为含量1000ppm的卡斯特铂催化剂，20份含水高吸水性树脂(平均粒径10μm，吸水倍率50倍)，0.1份硅油表面活性剂以及10份气相二氧化硅真空下混合，加热固化得到硅橡胶组合物。100℃下干燥20小时得到多孔硅橡胶。

测试其性能，测试结果如表1所示。

实施例2

将100质量份的、25℃时粘度为740Pa·s的含乙烯基聚硅氧烷，30质量份的有机氢聚硅氧烷，1份铂为含量1000ppm的卡斯特铂催化剂，500份含水高吸水性树脂(平均粒径200μm，吸水倍率50倍)，5份硅油表面活性剂以及10份气相二氧化硅真空下混合，加热固化得到硅橡胶组合物。100℃下干燥20小时得到多孔硅橡胶。

测试其性能，测试结果如表1所示。

实施例3

将100质量份的、25℃时粘度为740Pa·s的含乙烯基聚硅氧烷，5质量份的有机氢聚硅氧烷，0.05份铂为含量1000ppm的卡斯特铂催化剂，50份含水高吸水性树脂(平均粒径100μm，吸水倍率30倍)，1份硅油表面活性剂以及30份气相二氧化硅真空下混合，加热固化得到硅橡胶组合物。100℃下干燥20小时得到多孔硅橡胶。

测试其性能，测试结果如表1所示。

实施例4

将100质量份的、25℃时粘度为740Pa·s的含乙烯基聚硅氧烷，20质量份的有机氢聚硅氧烷，0.5份铂为含量1000ppm的卡斯特铂催化剂，100份含水高吸水性树脂(平均粒径30μm，吸水倍率30倍)，0.5份硅油表面活性剂以及30份气相二氧化硅真空下混合，加热固化得到硅橡胶组合物。100℃下干燥20小时得到多孔硅橡胶。

测试其性能，测试结果如表1所示。

表1

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。