專利名稱：一種閉孔型硅橡膠泡沫材料及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閉孔型硅橡膠泡沫材料及其制備方法和用途，屬于高分子材料加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
硅橡膠泡沫材料是硅橡膠經(jīng)過(guò)發(fā)泡后制備的多孔性高分子彈性材料，根據(jù)泡孔結(jié)構(gòu)的不同可分為閉孔、開(kāi)孔和混合孔硅橡膠泡沫。根據(jù)制備方法及所用硅橡膠的類型，硅橡膠泡沫材料可分為室溫硫化硅橡膠泡沫和高溫硫化硅橡膠泡沫，章基凱，《有機(jī)硅材料》，中國(guó)物質(zhì)出版社，北京，1999。室溫硫化硅橡膠泡沫通常采用縮合型的羥基封端的硅橡膠為基材，羥基硅油為發(fā)泡劑，鉑絡(luò)合物為催化劑，室溫下硫化發(fā)泡得到帶孔的海綿狀彈性體。室溫硫化硅橡膠泡沫適用于就地發(fā)泡成型，起填充、密封、減震等作用；高溫硫化泡沫硅橡膠的傳統(tǒng)制備方法是，將含有微粒狀無(wú)機(jī)填充劑的硅橡膠、發(fā)泡劑及硫化劑均勻混合制得混煉膠，然后通過(guò)加熱硫化、發(fā)泡，制得硅橡膠泡沫。
高溫硫化型硅橡膠泡沫，將硅橡膠與泡沫材料的特性結(jié)合于一體，不但具有硅橡膠的優(yōu)良特性，還具有較低的密度、良好的吸收機(jī)械振動(dòng)或沖擊的物理特性，隔音、隔熱、密封等功能，可用作密封、減震、絕緣、隔音、隔熱等高性能材料，在交通運(yùn)輸、石油化工、電子工業(yè)、國(guó)防和航空航天等領(lǐng)域有廣泛的用途，周寧琳，《有機(jī)硅聚合物導(dǎo)論》，科學(xué)出版社，北京，2000。同時(shí)，硅橡膠泡沫還具有生理惰性、無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)腐蝕，且模量小，柔軟而富有彈性，可用作制藥廠、食品廠將液體產(chǎn)品干燥或大型干燥設(shè)備的密封以及各種嵌條等。目前在汽車行業(yè)中，汽車用擋風(fēng)條對(duì)壓縮永久變形、耐寒性的要求逐步提高，擋風(fēng)條趨于輕量化，使得用硅橡膠泡沫材料替代現(xiàn)有的三元乙丙橡膠泡沫材料的呼聲日益增高。由于硅橡膠泡沫重量輕、耐熱耐燃，是纖維織物襯墊的優(yōu)良材料，可用于有熱和水汽傳遞以及其它泡沫材料不能滿足性能要求的領(lǐng)域。
高溫硫化硅橡膠泡沫材料的制備通常是采用過(guò)氧化物進(jìn)行硫化發(fā)泡，硫化過(guò)程與發(fā)泡過(guò)程匹配是制備泡孔結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)良的泡沫材料的關(guān)鍵，但做到這一點(diǎn)很不容易，因?yàn)榘l(fā)泡劑和過(guò)氧化物硫化劑對(duì)溫度均非常敏感，溫度每升高10度，硫化速度和發(fā)泡劑的分解速度均成倍增加；此外，過(guò)氧化物硫化劑易受發(fā)泡劑分解殘留物的影響，酸性物質(zhì)和易產(chǎn)生氫的物質(zhì)容易使過(guò)氧化物產(chǎn)生的自由基鈍化，降低交聯(lián)效率。為了調(diào)節(jié)過(guò)氧化物的交聯(lián)速度，往往需要加入一種或幾種硫化促進(jìn)劑，反復(fù)進(jìn)行配方與工藝的研究，以達(dá)到交聯(lián)速度與發(fā)泡速度的匹配。此外，過(guò)氧化物交聯(lián)的均勻性受其在硅橡膠中分散狀態(tài)的影響，特別是對(duì)于發(fā)泡膠料，傳熱性差，內(nèi)部受熱慢于表層，往往造成膠料的表層和內(nèi)部交聯(lián)程度不一致，泡沫的密度也不均勻，且表皮較厚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種閉孔型硅橡膠泡沫材料及其制備方法。其特點(diǎn)是將硅橡膠與補(bǔ)強(qiáng)劑、發(fā)泡劑及其它助劑混合并成型，經(jīng)電子束或γ射線輻射后硅橡膠發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，然后通過(guò)加熱使發(fā)泡劑分解發(fā)泡，硅橡膠發(fā)泡后立即采用電子束或γ射線進(jìn)行二次輻射交聯(lián)，以進(jìn)一步提高硅橡膠泡沫材料的綜合性能。本方法制備的硅橡膠泡沫材料可用作密封、減震、絕緣、隔音、隔熱材料。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說(shuō)明外，均為重量份數(shù)。
閉孔型硅橡膠泡沫材料，該泡沫材料的配方組分按重量計(jì)為硅橡膠100份，白炭黑15～80份，結(jié)構(gòu)控制劑2～15份，發(fā)泡劑3～15份，助發(fā)泡劑0～3份，助交聯(lián)劑0～4份；硅橡膠為二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基苯基乙烯基硅橡膠中的至少一種。
補(bǔ)強(qiáng)劑為沉淀法白炭黑、氣相法白炭黑中的任意一種。
結(jié)構(gòu)控制劑為羥基硅油、二苯基硅二醇、六甲基二硅氮烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一種。
發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、二亞硝基五亞甲基四胺、二苯磺酰肼醚中的任意一種。
助發(fā)泡劑為硬脂酸鋅、氧化鋅、尿素中的任意一種。
助交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC)、三烯丙基氰脲酸酯(TAC)等中的任意一種。
閉孔型硅橡膠泡沫材料的制備1、硅橡膠膠料的制備將100重量份的硅橡膠、15～80重量份的白炭黑、2～15重量份的結(jié)構(gòu)控制劑、3～15重量份的發(fā)泡劑，0～3重量份的助發(fā)泡劑，0～4重量份的助交聯(lián)劑，采用開(kāi)煉機(jī)或密煉機(jī)在室溫下混煉，混煉時(shí)間為8～15分鐘，然后將混煉好的膠料于室溫下在平板硫化機(jī)上壓縮模塑成型為板材。
2、硅橡膠膠料的輻射交聯(lián)采用60Coγ-射線源或電子靜電加速器，在室溫下空氣中對(duì)硅橡膠進(jìn)行輻射，輻射劑量為5～20kGy，使硅橡膠發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。
3、輻射交聯(lián)硅橡膠的發(fā)泡將輻射交聯(lián)硅橡膠采用平板硫化機(jī)、熱空氣或甘油浴加熱發(fā)泡，發(fā)泡溫度為140～210℃，發(fā)泡時(shí)間為5～10分鐘。
4、硅橡膠發(fā)泡后的二次輻射交聯(lián)硅橡膠發(fā)泡后，立即采用60Coγ-射線源或電子靜電加速器進(jìn)行二次輻射交聯(lián)，輻射劑量為20～50kGy。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明采用輻射交聯(lián)方法制備的閉孔型硅橡膠泡沫材料具有優(yōu)良的綜合性能，與美國(guó)Diversified silicone products公司同類型產(chǎn)品相比較，本發(fā)明制備的硅橡膠泡沫材料拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率較高，壓縮永久變形較小(見(jiàn)表1)。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)采用輻射交聯(lián)的方法制備硅橡膠泡沫材料，使得交聯(lián)與發(fā)泡過(guò)程分步進(jìn)行，工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，避免了通常采用過(guò)氧化物硫化劑時(shí)，需要硫化過(guò)程與發(fā)泡過(guò)程相匹配，制備過(guò)程及制品性能的控制比較復(fù)雜等問(wèn)題。本發(fā)明所制得的硅橡膠泡沫材料的泡孔細(xì)小均勻、表面光滑、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率高，壓縮永久變形低。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只能用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例1.將100克二甲基硅橡膠，15克氣相法白炭黑，2克羥基硅油，采用雙輥開(kāi)煉機(jī)在室溫下混煉4分鐘，加入3克偶氮二甲酰胺，3克氧化鋅，4克三烯丙基異氰脲酸酯，繼續(xù)混煉4分鐘，然后于室溫下在平板硫化機(jī)上壓縮模塑成型為板材。采用圓柱體式Co60γ射線源，在室溫下空氣中，對(duì)硅橡膠膠料進(jìn)行輻射交聯(lián)，輻射劑量為6kGy。將交聯(lián)后的硅橡膠在熱空氣中發(fā)泡，熱空氣溫度為200℃，發(fā)泡時(shí)間為5分鐘。硅橡膠發(fā)泡后，立即采用60Coγ-射線源進(jìn)行二次輻射交聯(lián)，輻射劑量為50kGy。
2.將100克甲基乙烯基硅橡膠，30克氣相法白炭黑，6克二苯基硅二醇，采用密煉機(jī)在室溫下混煉7分鐘，加入8克二亞硝基五亞甲基四胺，2克尿素，2克三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，繼續(xù)混煉5分鐘，然后于室溫下在平板硫化機(jī)上壓縮模塑成型為板材。采用JJ-2型靜電加速器，在室溫下空氣中，對(duì)硅橡膠膠料進(jìn)行輻射交聯(lián)，輻照劑量為10kGy。將交聯(lián)后的膠片在熱空氣中發(fā)泡，熱空氣溫度為190℃，發(fā)泡時(shí)間為8分鐘。硅橡膠發(fā)泡后，立即采用JJ-2型靜電加速器進(jìn)行二次輻射交聯(lián)，輻射劑量為30kGy。
3.將50克甲基乙烯基硅橡膠，50克二甲基硅橡膠，35克氣相法白炭黑，10克羥基硅油，采用密煉機(jī)在室溫下混煉8分鐘，加入10克偶氮二異丁腈，繼續(xù)混煉3分鐘，然后于室溫下在平板硫化機(jī)上壓縮模塑成型為板材。采用圓柱體式Co60γ射線源，在室溫下空氣中，對(duì)硅橡膠膠料進(jìn)行輻射交聯(lián)，輻照劑量為20kGy。將交聯(lián)后的膠片放在甘油浴中，油浴溫度為140℃，發(fā)泡時(shí)間為7分鐘。硅橡膠發(fā)泡后，立即采用JJ-2型靜電加速器進(jìn)行二次輻射交聯(lián)，輻射劑量為35kGy。
4.將100克甲基苯基乙烯基硅橡膠，80克沉淀法白炭黑，12克γ-氨丙基三乙氧基硅烷，采用雙輥開(kāi)煉機(jī)在室溫下混煉10分鐘，加入15克二苯磺酰肼醚，1克三烯丙基氰脲酸酯，繼續(xù)混煉5分鐘，然后于室溫下在平板硫化機(jī)上壓縮模塑成型為板材。采用JJ-2型靜電加速器，在室溫下空氣中，對(duì)硅橡膠膠料進(jìn)行輻射交聯(lián)，輻照劑量為10kGy。將交聯(lián)后的膠片置于平板硫化機(jī)中發(fā)泡，發(fā)泡溫度為150℃，發(fā)泡時(shí)間10分鐘。硅橡膠發(fā)泡后，立即采用JJ-2型靜電加速器進(jìn)行二次輻射交聯(lián)，輻射劑量為25kGy。
表1本發(fā)明的閉孔型硅橡膠泡沫材料的性能

權(quán)利要求
1.一種閉孔型硅橡膠泡沫材料，其特征在于該泡沫材料的配方組分按重量計(jì)為硅橡膠100份，白炭黑15～80份，結(jié)構(gòu)控制劑2～15份，發(fā)泡劑3～15份，助發(fā)泡劑0～3份，助交聯(lián)劑0～4份，該泡沫材料的泡沫密度0.28～0.53g/cm3、拉伸強(qiáng)度為1.01～1.57Mpa、伸長(zhǎng)率為240～340％，壓縮強(qiáng)度50～128kPa，壓縮永久變性小于6％。
2.按照權(quán)利要求1所述閉孔型硅橡膠泡沫材料，其特征在于該泡沫材料的硅橡膠為二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基苯基乙烯基硅橡膠中的至少一種。
3.按照權(quán)利要求1所述閉孔型硅橡膠泡沫材料，其特征在于補(bǔ)強(qiáng)劑為沉淀法白炭黑或者氣相法白炭黑。
4.按照權(quán)利要求1所述閉孔型硅橡膠泡沫材料，其特征在于結(jié)構(gòu)控制劑為羥基硅油、二苯基硅二醇、六甲基二硅氮烷、八甲基環(huán)四硅氧烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一種。
5.按照權(quán)利要求1所述閉孔型硅橡膠泡沫材料，其特征在于發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、二亞硝基五亞甲基四胺或二苯磺酰肼醚中的任意一種。
6.按照權(quán)利要求1所述閉孔型硅橡膠泡沫材料，其特征在于泡沫材料所用的助發(fā)泡劑為硬脂酸鋅、氧化鋅或尿素中的任意一種。
7.按照權(quán)利要求1所述閉孔型硅橡膠泡沫材料，其特征在于助交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基異氰脲酸酯或三烯丙基氰脲酸酯中的任意一種。
8.按照權(quán)利要求1～7之一所述閉孔型硅橡膠泡沫材料的制備方法，其特征在于a.硅橡膠膠料的制備將100重量份的硅橡膠、15～80重量份的白炭黑、2～15重量份的結(jié)構(gòu)控制劑、3～15重量份的發(fā)泡劑，0～3重量份的助發(fā)泡劑，0～4重量份的助交聯(lián)劑，采用開(kāi)煉機(jī)或密煉機(jī)在室溫下混煉均勻，混煉時(shí)間為8～15分鐘，然后將混煉好的膠料于室溫下在模塑成型為板材；b.硅橡膠膠料的輻射交聯(lián)采用60Coγ-射線源或電子靜電加速器，在室溫下空氣中對(duì)硅橡膠進(jìn)行輻射，輻射劑量為5～20kGy，使硅橡膠發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)；c.輻射交聯(lián)硅橡膠的發(fā)泡將輻射交聯(lián)硅橡膠采用平板硫化機(jī)、熱空氣或甘油浴加熱發(fā)泡，發(fā)泡溫度為140～210℃，發(fā)泡時(shí)間為5～10分鐘；d.硅橡膠發(fā)泡后的二次輻射交聯(lián)硅橡膠發(fā)泡后，立即采用60Coγ-射線源或電子靜電加速器進(jìn)行二次輻射交聯(lián)，輻射劑量為20～50kGy。
9.按照權(quán)利要求1所述閉孔型硅橡膠泡沫材料的用途，其特征在于該泡沫材料用作密封、減震、絕緣、隔音、隔熱材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種閉孔型硅橡膠泡沫材料及其制備方法和用途，其特點(diǎn)是將硅橡膠100重量份、補(bǔ)強(qiáng)劑15～80重量份、結(jié)構(gòu)控制劑2～15重量份、發(fā)泡劑3～15重量份、助發(fā)泡劑0～3重量份和助交聯(lián)劑0～4重量份混合并成型，經(jīng)電子束或γ射線輻射后硅橡膠發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，輻射劑量為5～20kGy，然后通過(guò)加熱使發(fā)泡劑分解發(fā)泡，硅橡膠發(fā)泡后立即采用電子束或γ射線進(jìn)行二次輻射交聯(lián)，輻射劑量為20～50kGy，以進(jìn)一步提高硅橡膠泡沫材料的綜合性能。該硅橡膠泡沫材料可用作密封、減震、絕緣、隔音、隔熱材料。
文檔編號(hào)C09K3/10GK1850908SQ20061002107
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者劉鵬波, 劉道龍, 徐聞 申請(qǐng)人:四川大學(xué)