本发明涉及硅橡胶技术领域，尤其是涉及一种硅胶发泡材料及其制备方法。
背景技术：
硅胶具有有机高分子弹性体的特性，兼具无机物质的广泛高低温的适应性，已经成为军事航天、医疗、汽车、建筑等领域的首选材料。发泡硅胶是在胶料中加入发泡剂，硫化过程中，高温下发泡剂分解，产生气泡，气泡被包裹在硅橡胶中形成发泡硅胶。发泡硅胶材料不仅保持了硅胶原有的优异性能，又具有隔热、隔音、减震，产品重量轻等特点，发泡硅胶材料应用的领域得到很大的延伸。目前，市面上的硅胶发泡材料由于其优良的减震性被广泛用用于各种户外通信、电子照明机柜等领域，但是在使用过程中常常会因为压缩变形大而导致密封失效，使电子设备无法正常使用，增加了维护成本。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种硅胶发泡材料，具有卓越的弹性和较小的应力松弛特性，使其能够在使用过程中保持较好的尺寸稳定性，能够有效避免密封失效，降低维护成本。
本发明提供了一种硅胶缓冲材料，按质量分数计，包括如下组分：
其中，液态硅胶为聚二甲基硅氧烷，含氢硅油中的含氢量为0.4-0.8wt/％。
所述液态硅胶的粘度为在25℃下10000-100000mpa·s，所述甲基乙烯基硅油的粘度为在25℃下10000-100000mpa·s。
所述液态硅胶的典型但非限制性的含量如为31份、33份、35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份、42份、43份、44份、45份、47份、49份、50份、51份、53份、55份、57份、59份、60份、62份、64份、65份、67份或69份。
所述甲基乙烯基硅油的典型但非限制性的含量如为5份、7份、9份、10份、12份、15份、17份、18份、20份、21份、23份、25份、27份、29份、30份、31份、33份、35份、37份或39份。
所述含氢硅油的典型但非限制性的含量如为1.1份、1.3份、1.5份、1.7份、1.9份、2份、2.1份、2.3份、2.5份、2.7份、2.9份、3份、3.2份、3.4份、3.5份、3.7份、3.9份、4份、4.1份、4.3份、4.5份、4.7份或4.9份。
所述铂金催化剂的典型但非限制性的含量如为0.55份、0.6份、0.65份、0.7份、0.75份、0.8份、0.85份、0.9份、0.95份、1份、1.05份、1.1份、1.15份、1.2份1.25份、1.3份、1.35份、1.4份或1.45份。
所述抑制剂的典型但非限制性的含量如为0.015份、0.02份、0.025份、0.03份、0.035份、0.04份或0.045份。通过加入抑制剂能够抑制各组分的前期固化，使交联反应进行的更加完全。
所述发泡剂的典型但非限制性含量如为1.1份、1.3份、1.5份、1.7份、1.9份、2份、2.1份、2.3份、2.5份、2.7份、2.9份、3份、3.2份、3.4份、3.5份、3.7份、3.9份、4份、4.1份、4.3份、4.5份、4.7份或4.9份。
所述阻燃剂的典型但非限制性含量如为11份、13份、15份、17份、18份、20份、21份、23份、25份、27份、29份、30份、31份、33份、35份、37份、39份、40份、42份、43份、45份、47份或49份。
所述补强剂的典型但非限制性含量如为11份、13份、15份、17份、18份、20份、21份、23份、25份、27份、29份、30份、31份、33份、35份、37份、39份、40份、42份、43份、45份、47份或49份。
本发明提供的硅胶发泡材料，通过铂金催化剂活化含氢硅油的Si-H键发生硅氢化加成反应，形成三维网状结构的弹性体，使本发明提供的硅胶发泡材料具良好的柔韧性；通过加入发泡剂，使硅胶发泡材料内部形成致密均匀的孔隙，使其具有较好的弹性和较小的应力松弛特性，能够在使用过程中保持较好的尺寸稳定性；通过加入阻燃剂使本发明提供的硅胶发泡材料具有良好的防火性，避免火灾隐患；通过加入补强剂，增强发泡硅胶材料之间的内聚力，使其具有较高力学强度。本发明提供的硅胶发泡材料具有良好的柔韧性和阻燃性、较小的压缩变形和较高的力学强度，能够在各种户外通信和电子照明设备中保持良好的尺寸稳定性，有效避免密封失效，降低维护成本。
优选地，所述硅胶发泡材料，按质量份数计，包括如下组分：
所述碳纳米管的管径为1-8nm，所述碳纳米管的长度为60-90μm。
所述碳纳米管的典型但非限制性的含量如为1.1份、1.3份、1.5份、1.7份、1.9份、2份、2.1份、2.3份、2.5份、2.7份、2.9份、3份、3.2份、3.4份、3.5份、3.7份、3.9份、4份、4.1份、4.3份、4.5份、4.7份或4.9份。
通过加入碳纳米管，增强发泡硅胶材料的弹性和尺寸稳定性，使其具有更加卓越的回弹性和更小的应力松弛特性，使发泡硅胶材料的尺寸稳定性更好，抗变形能力更强。
优选地，所述硅胶发泡材料，按质量分数计，包括如下组分：
所述聚甲基三氟丙基硅氧烷的粘度为在25℃下10000-100000mpa·s。
所述聚甲基三氟丙基硅氧烷的典型单非限制性含量如为5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份或9.5份。
通过加入聚甲基三氟丙基硅氧烷增强硅胶发泡材料的耐热性、耐候性和防火、耐油和耐溶剂等性能。
优选地，所述硅胶缓冲材料还包括烯丙基聚硅氧烷，所述烯丙基聚硅氧烷的质量份数为5-10份。
所述烯丙基聚硅氧烷的粘度为25℃下10000-100000mpa·s。
优选地，所述碳纳米管选自单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的一种或至少两种的组合；优选为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物。
优选地，所述发泡剂选自偶氮二异丁腈和/或偶氮二异庚腈。
优选地，所述阻燃剂选自氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、硅酸铝、碳酸钙、碳酸镁或玻璃微珠中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述补强剂选自白炭黑和/或石英粉。
优选地，所述铂金催化剂为铂黑、氯化铂、氯铂酸与一元醇的络合物、氯铂酸与烯烃类的络合物、铂乙烯基硅氧烷的螯合物或乙酰乙酸铂中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述抑制剂为乙炔基环己醇、环状乙烯基硅氧烷、四乙烯基四甲基环四硅氧烷或苯并三唑中一种或至少两种的组合。
本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述硅胶缓冲材料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
本发明的目的之二在于提供一种如上所述的硅胶发泡材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(a)将液态硅胶、甲基乙烯基硅油、含氢硅油、铂金催化剂、抑制剂、发泡剂、阻燃剂、补强剂、任选地碳纳米管、任选地聚甲基三氟丙基硅氧烷和任选地烯丙基聚硅氧烷混合，形成混合物；
(b)将所述混合物在真空和加热条件下搅拌均匀，形成预涂物；
(c)将所述预涂物通过压延工艺覆合于薄膜上，形成复合膜；
(d)将所述复合膜进行烘烤处理，即成硅胶发泡材料。
在步骤(a)中，将态硅胶、甲基乙烯基硅油、含氢硅油、铂金催化剂、抑制剂、发泡剂、阻燃剂、补强剂、任选地碳纳米管、任选地聚甲基三氟丙基硅氧烷和任选地烯丙基聚硅氧烷加入反应容器中，形成原料混合物；
在步骤(b)中，对上述反应容器进行抽真空，使上述原料混合物在真空条件下搅拌0.4-0.6小时，形成预涂物；
在步骤(c)中，将上述预涂物通过压延机均匀涂覆于薄膜上，形成复合膜；
在步骤(d)中，将上述复合膜放入红外隧道炉在温度100-170℃，烘烤5-15分钟，即成硅胶发泡材料。
在本发明中，所述薄膜经过涂覆粘结增强剂或电晕放电处理。
通过在薄膜上涂覆粘结增强剂，以增强预涂物与薄膜之间的粘接性，使预涂物与薄膜粘接的更加牢固。
通过在薄膜表面进行电晕放电处理，使薄膜表面生成极性基团，增加薄膜表面极性，增强薄膜表面的粘合性，使预涂物与薄膜粘接的更加牢固。
在本发明中，所述薄膜为聚酯薄膜、氟素离型膜或聚酰亚胺薄膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的硅胶发泡材料，通过铂金催化剂活化含氢硅油的Si-H键发生硅氢化加成反应，形成三维网状结构的弹性体，使本发明提供的硅胶发泡材料具良好的柔韧性；通过加入发泡剂，使硅胶发泡材料内部形成致密均匀的孔隙，使其具有较好的弹性和较小的应力松弛特性，能够在使用过程中保持较好的尺寸稳定性；通过加入阻燃剂使本发明提供的硅胶发泡材料具有良好的防火性，避免火灾隐患；通过加入补强剂，增强发泡硅胶材料之间的内聚力，使其具有较高力学强度。本发明提供的硅胶发泡材料具有良好的柔韧性和阻燃性、较小的压缩变形和较高的力学强度，能够在各种户外通信和电子照明设备中保持良好的尺寸稳定性，有效避免密封失效，降低维护成本。本发明提供硅胶发泡材料的制备方法，工艺简单，易于操作，能够有效减少操作人员的工作强度。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种硅胶发泡材料，其按质量份数计，包括如下组分：
在本实施例中，液态硅胶为聚二甲基硅氧烷，含氢硅油中的含氢量为0.4wt/％，液态硅胶的粘度为在25℃下10000mPa·s，甲基乙烯基硅油的粘度为在25℃下10000mPa·s。
实施例2
一种硅胶发泡材料，其按质量份数计，包括如下组分：
在本实施例中，液态硅胶为聚二甲基硅氧烷，含氢硅油中的含氢量为0.8wt/％，液态硅胶的粘度为在25℃下100000mPa·s，甲基乙烯基硅油的粘度为在25℃下100000mPa·s。
实施例3
一种硅胶发泡材料，其按质量份数计，包括如下组分：
在本实施例中，液态硅胶为聚二甲基硅氧烷，含氢硅油中的含氢量为0.6wt/％，液态硅胶的粘度为在25℃下30000mPa·s，甲基乙烯基硅油的粘度为在25℃下20000mPa·s。
实施例4
一种硅胶发泡材料，其按质量分数计，包括如下组分：
在本实施例中，液态硅胶为聚二甲基硅氧烷，含氢硅油中的含氢量为0.5wt/％，液态硅胶的粘度为在25℃下70000mPa·s，甲基乙烯基硅油的粘度为在25℃下40000mPa·s，单壁碳纳米管的管径为1nm，长度为70μm。
实施例5
一种硅胶发泡材料，其按质量分数计，包括如下组分：
在本实施例中，液态硅胶为聚二甲基硅氧烷，含氢硅油中的含氢量为0.6wt/％，液态硅胶的粘度为在25℃下40000mPa·s，双壁碳纳米管的管径为8nm，长度为80μm。
实施例6
一种硅胶发泡材料，其按质量分数计，包括如下组分：
在本实施例中，液态硅胶为聚二甲基硅氧烷，含氢硅油中的含氢量为0.6wt/％，液态硅胶的粘度为在25℃下30000mPa·s，甲基乙烯基硅油的粘度为在25℃下20000mPa·s，多壁碳纳米管的管径为6nm，长度为75μm。
实施例7
除将实施例6中的多壁碳纳米管替换为单壁碳纳米管外，其余同实施例6。
实施例8
除将实施例6中的多壁碳纳米管替换为双壁碳纳米管外，其余同实施例6。
实施例9
除将实施例6中的多壁碳纳米管替换为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物外，其余同实施例6。
实施例10
除将实施例6中的多壁碳纳米管替换为单壁碳纳米管和双壁碳纳米管外，其余同实施例6。
实施例11
除将实施例6中的多壁碳纳米管替换为多壁碳纳米管和双壁碳纳米管的混合物外，其余同实施例6。
实施例12
一种硅胶发泡材料，其按质量分数计，包括如下组分：
在本实施例中，液态硅胶为聚二甲基硅氧烷，含氢硅油中的含氢量为0.7wt/％，液态硅胶的粘度为在25℃下60000mPa·s，甲基乙烯基硅油的粘度为在25℃下40000mPa·s，碳纳米管为单壁碳纳米管与多壁碳纳米管的混合物，聚甲基三氟丙基硅氧烷的粘度为25℃下10000mpa·s。
实施例13
一种硅胶发泡材料，其按质量分数计，包括如下组分：
在本实施例中，液态硅胶为聚二甲基硅氧烷，含氢硅油中的含氢量为0.8wt/％，液态硅胶的粘度为在25℃下40000mPa·s，甲基乙烯基硅油的粘度为在25℃下100000mPa·s，碳纳米管为单壁纳米管与多壁纳米管的混合物，聚甲基三氟丙基硅氧烷的粘度为25℃下100000mpa·s。
实施例14
一种硅胶发泡材料，其按质量分数计，包括如下组分：
在本实施例中，液态硅胶为聚二甲基硅氧烷，含氢硅油中的含氢量为0.6wt/％，液态硅胶的粘度为在25℃下30000mPa·s，甲基乙烯基硅油的粘度为在25℃下20000mPa·s，碳纳米管为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物；聚甲基三氟丙基硅氧烷的粘度为25℃下30000mpa·s。
实施例15
一种硅胶发泡材料，其按质量分数计，包括如下组分：
在本实施例中，液态硅胶为聚二甲基硅氧烷，含氢硅油中的含氢量为0.6wt/％，液态硅胶的粘度为在25℃下10000mPa·s，甲基乙烯基硅油的粘度为在25℃下10000mPa·s，碳纳米管为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物，聚甲基三氟丙基硅氧烷的粘度为25℃下40000mpa·s，烯丙基硅氧烷的年度为25℃下10000mpa·s。
实施例16
一种硅胶发泡材料，其按质量分数计，包括如下组分：
在本实施例中，液态硅胶为聚二甲基硅氧烷，含氢硅油中的含氢量为0.7wt/％，液态硅胶的粘度为在25℃下40000mPa·s，甲基乙烯基硅油的粘度为在25℃下100000mPa·s，碳纳米管为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物，聚甲基三氟丙基硅氧烷的粘度为25℃下50000mpa·s，烯丙基硅氧烷的年度为25℃下100000mpa·s。
实施例17
一种硅胶发泡材料，其按质量分数计，包括如下组分：
在本实施例中，液态硅胶为聚二甲基硅氧烷，含氢硅油中的含氢量为0.6wt/％，液态硅胶的粘度为在25℃下30000mPa·s，甲基乙烯基硅油的粘度为在25℃下20000mPa·s，碳纳米管为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物，聚甲基三氟丙基硅氧烷的粘度为25℃下30000mpa·s，烯丙基硅氧烷的年度为25℃下45000mpa·s。
在本发明中，实施例1-17提供的硅胶缓冲材料的制备方法，包括如下步骤：
(a)将液态硅胶、甲基乙烯基硅油、含氢硅油、铂金催化剂、抑制剂、发泡剂、阻燃剂、补强剂、任选地碳纳米管、任选地聚甲基三氟丙基硅氧烷和任选地烯丙基聚硅氧烷混合，形成混合物；
(b)将所述混合物在真空和加热条件下搅拌均匀，形成预涂物；
(c)将所述预涂物通过压延工艺覆合于薄膜上，形成复合膜；
(d)将所述复合膜进行烘烤处理，即成产品。
在步骤(a)中，将态硅胶、甲基乙烯基硅油、含氢硅油、铂金催化剂、抑制剂、发泡剂、阻燃剂、补强剂、任选地碳纳米管、任选地聚甲基三氟丙基硅氧烷和任选地烯丙基聚硅氧烷加入反应容器中，形成原料混合物；
在步骤(b)中，对上述反应容器进行抽真空，使上述原料混合物在真空条件下搅拌0.4-0.6小时，形成预涂物；
在步骤(c)中，将上述预涂物通过压延机均匀涂覆于薄膜上，形成复合膜；
在步骤(d)中，将上述复合膜放入红外隧道炉在温度100-170℃，烘烤5-15分钟，即成硅胶发泡材料。
本发明提供的硅胶发泡材料在使用时，只需要将硅胶发泡材料从薄膜上剥离即进行使用。
本发明提供的硅胶发泡材料的制备方法，其工艺简单，易于操作，能够有效减少操作人员的工作强度。
在本实施例1-12中，所采用的薄膜为离型膜，离型膜的厚度优选为0.05-0.15mm，最优选为0.1mm。
将实施例1-17所制备的硅胶发泡材料按照ASTMD1056-D进行压缩形变测试，按照ASTMD-412进行抗拉强度测试，按照ASTMD1056-C进行吸水率(室温下24小时)测试，根据EN344进行耐温范围测试，测试结果如下表所示：
表1硅胶发泡材料性能测试结果数据表
通过实施例1-17的测试结果可以看出，本发明制备的硅胶发泡材料压缩形变小于5.5％，具有较好的弹性和较小的应力松弛特性，使其能够在使用过程中保持良好的尺寸稳定性，有效避免密封失效；另外，从实施例1-17的测试结果也可以看出，本发明制备的硅胶发泡材料具有良好的耐高低温特性，能够在在-40-200℃内使用；同时本发明制备的硅胶发泡材料抗拉强度大于300KPa，吸水率小于1.55％，使其能够有效密封户外通信、电子和照明设备，阻止微小颗粒和飘雨进入电子设备内部，保证的户外电子设备的正常使用，降低维护成本。
通过实施例4-11与实施例1-3的测试结果对比可以看出，加入碳纳米管能够有大大降低硅胶发泡材料的压缩形变，使其低至5％以下，具有更加卓越的回弹性和更小的应力松弛特性，其尺寸稳定性更好，抗变形能力更强，同时通过加入碳纳米管还能够提高硅胶发泡材料耐高低温特性提升至-45-210℃，抗拉强度提升至310KPa以上，吸水率降低至1.45％以下，使其耐高低温特性、力学强度进一步提高，吸水率进一步降低。
通过实施例9与实施例4-8、实施例10-11的对比结果可知，当碳纳米管为单壁碳纳米管与多壁碳纳米管的混合物时，所制得的硅胶发泡材料压缩形变最小，回弹性最佳。
通过实施例12-14与实施例4-11的测试结果对比可以看出，加入聚甲基三氟丙基硅氧烷，能够显著提升硅胶发泡材料的防水性，使其吸水率降低至1.35％以下，同时耐高低温特性提升至-55-220℃。
通过实施例15-17与实施例12-14的测试结果对比可以看出，加入烯丙基聚硅氧烷能够进一步提高硅胶发泡材料的抗拉强度，使其提升至320KPa以上，同时耐高低温特性也提升至-60-230℃，压缩形变降低至4.55％以下。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。