一種彩色硅橡膠泡沫材料及其制備方法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種彩色硅橡膠泡沫材料及其制備方法和用途，屬于高分子材料的制 備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 硅橡膠泡沫材料是將硅橡膠基料經(jīng)過一定形式發(fā)泡后制成的高分子彈性多孔 材料，它將硅橡膠與泡沫材料的特性結(jié)為一體，不但具有耐高/低溫性能、電絕緣性能、 抗輻射性能、化學(xué)穩(wěn)定性等，還具有高柔韌性、高彈性以及優(yōu)良的耐高能沖擊和隔音隔熱 性能（來國橋，幸松民.有機(jī)硅產(chǎn)品合成工藝及應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社，北京.2013. 吳文昊，宋宏濤，黃瑋等.硅橡膠泡沫材料輻照穩(wěn)定性的初步理論探索.分子科學(xué)學(xué) 報，2014, 30:427-431.宋宏濤，黃瑋，吳文昊等.幾種硅橡膠次級鏈結(jié)構(gòu)輻射穩(wěn)定性的 理論研宄.計算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2015, 32:39-42.)，是理想的墊層、密封、減振、隔音、隔熱材 料，同時在武器裝備中也具有重要用途。
[0003] 根據(jù)硅橡膠的硫化交聯(lián)方式不同，可分為化學(xué)交聯(lián)法和輻射交聯(lián)法?；瘜W(xué)交聯(lián) 法主要借助于過氧化物，如過氧己烷衍生物、過氧化二苯甲酰、過氧化二異丙苯等（五十 嵐實(shí)，小池義明.具有高開孔率的硅氧烷橡膠海綿.CN 101070431A，2007.姚偉，雷 衛(wèi)華，陳立新，等.熱硫化硅橡膠發(fā)泡過程中硫化與發(fā)泡速度匹配的研宄.材料導(dǎo) 報，2013, 27:249-251.)，但其交聯(lián)的均勻性受過氧化物在膠料中分散狀態(tài)的影響，尤其是 對于發(fā)泡膠料，由于其傳熱性能較差，內(nèi)部受熱慢于表層，以至于造成膠料的表層和內(nèi)部交 聯(lián)程度不一致，材料體相密度不均勻，且表皮趨厚。借助于γ射線源（或電子束）進(jìn)行輻 射交聯(lián)（劉道龍.一種閉孔型硅橡膠泡沫材料及其制備方法和用途.CN 1850908Α，2006.)， 不僅交聯(lián)均勻、生產(chǎn)效率高，而且控制方便、節(jié)能環(huán)保。
[0004] 硅橡膠材料的發(fā)泡方式主要有化學(xué)法和物理法兩種?；瘜W(xué)發(fā)泡法主要是采 用在一定溫度下發(fā)生分解釋放出氣體的物質(zhì)作為發(fā)泡劑或利用硅羥基（Si-OH)和硅 氫基（Si-H)發(fā)生反應(yīng)放出氫氣的原理制備硅橡膠泡沫材料，雖然工藝較簡單，但難以 形成均勻細(xì)小的開孔結(jié)構(gòu)，而且發(fā)泡過程中發(fā)泡與硫化速度的不易匹配，實(shí)驗結(jié)果不 易于重現(xiàn)(Akitomo H, Hamada M, Imaizumi T. Silicone rubber sponge composition used for automobile parts, etc. -comprises liquid silicone rubber composit ion,thermoplast ic silicone resin hollow particles and solvent. EP 826723, 1998. 張長生，石耀剛，羅世凱，等.化學(xué)發(fā)泡硅泡沫材料密度影響因素及性能研宄.化工新 型材料，2008, 36(1) :39-41.)。物理發(fā)泡法主要借助于水或溶析劑成孔（Ishida K，Nozoe T.Method for preparation of silicone foam. US 5614563,1997.趙棋，余鳳湄，蘆 艾.乳液法制備有機(jī)硅彈性體泡沫.化工新型材料，2012, 40:18-19.胡義，姚國萍.用物 理發(fā)泡劑制備韌性泡沫硅橡膠.有機(jī)硅材料，2000, 14:11-14.)，可制得泡孔較為均勻的泡 孔結(jié)構(gòu)，從而具有很低的壓縮永久形變，且工藝易于重復(fù)。
[0005] 硅橡膠泡沫材料的顏色主要源自于過氧化物交聯(lián)劑或化學(xué)發(fā)泡劑，因此在長期使 用過程中會出現(xiàn)色澤變化、褪色等情況。采用輻射交聯(lián)配合溶析成孔法是一種制備彩色硅 橡膠泡沫材料的快捷方法，不僅所獲得的試樣泡孔均勻、色澤鮮亮、質(zhì)地柔韌、性能優(yōu)異，而 且工藝控制方便、節(jié)能環(huán)保、重現(xiàn)性好、生產(chǎn)效率高，同時由于制備過程中不使用過氧化物 交聯(lián)劑和化學(xué)發(fā)泡劑，因而試樣不存在色澤變化或褪色情況。目前，尚未有單位或者

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種彩色硅橡膠泡沫材料及其制備 方法用途，其特點(diǎn)是通過硅橡膠基料與補(bǔ)強(qiáng)劑、色母、成孔劑混煉并成型后，經(jīng)γ射線一次 性完成交聯(lián)，然后通過洗脫除去溶析劑的方式成孔。該方法工藝控制方便、節(jié)能環(huán)保、重現(xiàn) 性好、生產(chǎn)效率高，所制備所得的彩色硅橡膠泡沫材料色澤鮮亮、質(zhì)地柔韌、泡孔均勻、性能 優(yōu)異，可用作填充定位、密封墊層、減震、隔音材料，在武器裝備中也具有重要用途。
[0007] 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)除特殊說明外，均為重量 份數(shù)。
[0008] 彩色硅橡膠泡沫材料的起始原料由以下組分制成：
[0009] 硅橡膠基料 100份， 補(bǔ)強(qiáng)劑 15~45份， 色母 0~0.2份， 結(jié)構(gòu)控制劑 2~3份， 成孔劑 60~120份， 輻射敏化劑 3~5份。
[0010] 所述硅橡膠基料為市售甲基乙烯基硅橡膠，乙烯基含量0. 05~0. 15mol%。
[0011] 所述補(bǔ)強(qiáng)劑為沉淀法白炭黑或氣相法白炭黑。
[0012] 所述結(jié)構(gòu)控制劑為分子量5萬~200萬、羥基含量13~15%的高分子羥基硅油或 分子量3萬~5萬、羥基含量10~11%的低分子羥基硅油。
[0013] 所述成孔劑為尿素，碳酸銨，氯化銨，或硝酸鉀中的任一種。
[0014] 所述輻射敏化劑為三烯丙基氰脲酸酯，三烯丙基異氰脲酸酯，二丙烯酸-1，6-己 二醇酯，或三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任一種。
[0015] 所述彩色硅橡膠泡沫材料，其特征在于色母為酞菁藍(lán)、酞菁綠、或永固亮紅中的任 一種。
[0016] 彩色硅橡膠泡沫材料的制備方法包括以下步驟：
[0017] (1)膠料混煉：將硅橡膠基料100份，補(bǔ)強(qiáng)劑15~45份，色母0~0. 2份，結(jié)構(gòu)控 制劑2~3份，成孔劑60~120份，輻射敏化劑3~5份，使用雙輥開煉機(jī)在室溫下混煉 15~25分鐘，然后將經(jīng)初步混煉的膠料靜儲24~48h，在室溫下返煉10~15min，室溫下 成型為片材或塊材；
[0018] (2)輻射交聯(lián)：將成型后的片材或塊材塑封后，在室溫下空氣中，置于6tlCoy輻射 場中進(jìn)行輻射交聯(lián)，吸收劑量為30~70kGy，吸收劑量率100~170Gy. mirT1，使膠料一次性 完成交聯(lián)；
[0019] (3)溶析成孔：將經(jīng)輻射交聯(lián)的樣品拆除塑封后，室溫純水浸泡30~50h，然后轉(zhuǎn) 入在溫度70~90°C水浴磁力攪拌或震蕩下浸泡40~70h，取出后在溫度70~90°C鼓風(fēng)干 燥10~20h，隨后在溫度50~90°C真空干燥20~40h，獲得彩色硅橡膠泡沫材料。
[0020] 彩色硅橡膠泡沫材料用于填充定位、密封墊層、減震、隔音材料。
[0021] 結(jié)構(gòu)表征與性能測試：
[0022] 1、按照GB/T 531. 1-2008,借助于A型邵氏硬度儀測試試樣的表面硬度；按照GB/ T 528-2009、GB/T 7757-2009、GB/T 7759-1996等，借助于電子萬能試驗機(jī)等測試試樣的拉 伸性能、斷裂伸長率、壓縮強(qiáng)度、永久壓縮形變等；分別采用索氏抽提法和平衡-溶脹平衡 法進(jìn)行凝膠含量合交聯(lián)密度衡量，表征材料的硫化程度或交聯(lián)程度，結(jié)果詳見表1所示。
[0023] 結(jié)果表明：獲得的試樣質(zhì)地柔韌（表面硬度22. 3~23. 9)、凝膠含量及交聯(lián)密 度適當(dāng)（97. 55~98. 03 %，0.89X KT3~1. 17X10-3Iiiohg-1)、拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率高 (1. 21~I. 83MPa，267~365% )、壓縮強(qiáng)度適中（0. 10~0. 16MPa)、拉伸及壓縮永久形變 低（1. 18 ~2. 57%，3· 79 ~5. 01% )。
[0024] 2、采用通用型數(shù)碼相機(jī)和EV018型鎢燈絲電子掃描顯微鏡（SEM)對試樣進(jìn)行形貌 分析，結(jié)果詳見圖1、圖2、圖3、圖4及圖5所示。
[0025] 結(jié)果表明：獲得試樣的直觀圖（數(shù)碼相機(jī)拍攝），以及表面和斷面的SEM圖譜， 可見試樣的泡孔結(jié)構(gòu)為混合型，且泡孔均勻、局部形成相互貫通，孔徑細(xì)小、平均孔徑在 100 μπι級以下。
[0026] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0027] (1)本發(fā)明采用輻射交聯(lián)配合溶析成孔法，不僅交聯(lián)均勻、控制方便、節(jié)能環(huán)保，而 且工藝簡潔、重現(xiàn)性好、生產(chǎn)效率高。本發(fā)明在交聯(lián)階段采用輻射法，避免了采用過氧化物 硫化時體相交聯(lián)程度及密度不均勻、制品性能控制較為復(fù)雜、制備過程需要高溫、材料色澤 不穩(wěn)定等問題。本發(fā)明在成孔階段采用溶析法，避免了采用化學(xué)發(fā)泡時需要協(xié)調(diào)硫化與發(fā) 泡速度的匹配、預(yù)交聯(lián)與二次交聯(lián)的劑量分配、殘留發(fā)泡劑對材料色澤的影響等問題。
[0028] (2)本發(fā)明所制備的彩色硅橡膠泡沫材料具有優(yōu)良的綜合性能，泡孔均勻、色澤鮮 亮、質(zhì)地柔韌、交聯(lián)密度及凝膠含量適當(dāng)、拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率高、拉伸及壓縮永久形變 低。
[0029] (3)本發(fā)明為一類彩色硅橡膠泡沫材料快捷制備的優(yōu)選方法，在此方法的基礎(chǔ)上， 可便于繼續(xù)進(jìn)行中試研宄，為進(jìn)一步研宄綜合性能優(yōu)異的多用途彩色硅橡膠泡沫材料提供 了非常簡捷且重現(xiàn)性很好的技術(shù)路徑。
【附圖說明】
[0030] 圖1為白色硅橡膠泡沫材料試樣放置在白紙上的直觀圖；
[0031] 圖2為彩色娃橡膠泡沫材料試樣的表面形貌，掃描電鏡X200 ;
[0032] 圖3為彩色硅橡膠泡沫材料試樣的表面形貌，掃描電鏡X 1000 ;
[0033] 圖4為彩色娃橡膠泡沫材料試樣的表面形貌，掃描電鏡X200 ;
[0034] 圖5為彩色硅橡膠泡沫材料試樣的斷面形貌，掃描電鏡X 1000 ;
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要再此指出