硅橡胶及其制备方法与流程

本发明大致属于高分子复合材料领域，尤其涉及一种高拉伸回弹性能硅橡胶及其制备方法。

背景技术：

硅橡胶作为一种性能优良的医用高分子材料，无论是在橡胶行业还是在医学领域都受到了专业人士的关注。其原因是，第一，用作橡胶医用材料其技术含量高、成本低、附加值高、经济效益十分可观；第二，利用硅橡胶的医用特性，既能解决医术上不少难题，如也可使患者获得满意疗效。但是在一些医用领域，硅橡胶本身的力学性能很差，拉伸强度较低，无法满足使用要求，所以一般的医用硅橡胶都要通过一些改性或者填充填料。一般就是硅烷改性增强硅橡胶与基体的相容性达到增强力学性能的目的，还有就是添加白炭黑等增强填料进行改性。但是他们在增强力学强度的同时，回弹性能会大打折扣。不经过改性，医用硅橡胶的拉伸回弹性能很差，达不到使用要求，经过改性的硅橡胶也同样无法满足需求，因为没有合适的改性材料。

因此本领域内存在对于高拉伸回弹性能的硅橡胶的改善需求。

现有技术中所列明的技术内容仅代表发明人所掌握的技术，并不理所当然被认为是现有技术而用于评价本发明的新颖性和创造性。

技术实现要素：

本发明的目的是一种高拉伸回弹性能硅橡胶，以石墨烯为填料，制备石墨烯硅橡胶，会显著的提高拉伸回弹性能。此石墨烯为低温还原石墨烯，大大的保留了表面的含氧官能团，与橡胶的界面结合力较好；

本发明的另一目的是提供一种拉伸回弹性能硅橡胶。

为了实现上述目的，本发明公开如下技术方案。

本发明提供了一种硅橡胶，各组分按重量份计，包括：

第一硅橡胶20-150份；

第二硅橡胶100份；和

混合在第一硅橡胶和第二硅橡胶中的石墨烯0.1-1份，

其中所述第一硅橡胶不同于所述第二硅橡胶，所述石墨烯含量率为16.5-30wt％。

作为上述的硅橡胶的优选方案各组分按重量份计，包括：

第一硅橡胶100份；

第二硅橡胶100份；和

混合在第一硅橡胶和第二硅橡胶中的石墨烯0.6份，

所述石墨烯含量率为20wt％。。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯是在100℃-300℃进行进行氧化还原制备的，优选还原30min-24h。

根据本发明的一个方面，所述第一硅橡胶包括二甲基、甲基、乙烯基有机硅共聚物，和/或所述第二硅橡胶包括二甲基、甲基有机硅共聚物与过氧化物。

本发明提供一种硅橡胶制备方法：包括：在第一硅橡胶中加入石墨烯混炼，得到物料a；在第二硅橡胶中加入石墨烯混炼，得到物料b；和将所述物料a与物料b混炼，其中所述第一硅橡胶不同于所述第二硅橡胶，所述石墨烯为采用低温还原法制备的石墨烯。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯是在100℃-300℃进行进行氧化还原制备的，优选还原30min-24h。

根据本发明的一个方面，所述在第一硅橡胶中加入石墨烯混炼的步骤中，所述第一硅橡胶与石墨烯的质量比为100:0.05-0.5，优选为100:0.3，所述在第二硅橡胶中加入石墨烯混炼的步骤中，所述第二硅橡胶与石墨烯的质量比为100:0.05-0.5，优选为100:0.3。

根据本发明的一个方面，所述在第一硅橡胶中加入石墨烯混炼的步骤中，在密炼机或开炼机中混炼10min-30min，优选20min，所述在第二硅橡胶中加入石墨烯混炼的步骤中，在密炼机或开炼机中混炼10min-30min，优选20min。

本发明还提供一种硅橡胶制备方法：包括：将第一硅橡胶与第二硅橡胶混炼；和向一硅橡胶和第二硅橡胶中加入石墨烯混炼，其中所述第一硅橡胶不同于所述第二硅橡胶，所述石墨烯为采用低温还原法制备的石墨烯。

本发明还提供一种根据上述的方法制备的硅橡胶。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的硅橡胶的制备方法流程图；和

图2是拉伸测试数据。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明的一个实施例，提供一种制备硅橡胶的方法100。通过该方法制备的硅橡胶具有高拉伸回弹性能。本发明的制备硅橡胶的方法100以石墨烯为填料，制备石墨烯硅橡胶，会显著的提高拉伸回弹性能。此石墨烯为低温还原石墨烯，大大的保留了表面的含氧官能团，与橡胶的界面结合力较好。经研究发现，在100-300℃还原温度下还原30min-24h所得到的具有石墨烯片层表面的含氧官能团与与橡胶中的官能团进行化学键的结合，产生化学键的作用力最强，从而提高石墨烯与橡胶的结合。

本发明的方法100所使用的石墨烯为氧化石墨在低温下进行加热还原，去除部分含氧官能团,实现本发明所需要的石墨烯(氧含量最佳为20％)。而且是通过氧化石墨在低温下进行还原(100℃-300℃)，还原时间为30min-24h。

如图1所示，本发明的硅橡胶的制备方法100包括：101，在第一硅橡胶中加入石墨烯混炼；103，在第二硅橡胶中加入石墨烯混炼；105，将第一硅橡胶与第二硅橡胶混炼。下面通过具体的实例描述步骤101-105。其中第一硅橡胶与第二硅橡胶组分不同。

在步骤101，例如使用密炼机或开炼机，升温至70-100℃，优选90℃。称取a组分硅橡胶：石墨烯＝100:0.05-0.5质量比的物料，优选100:0.3，然后在密炼机或开炼机中进行混炼，混炼时间为10min-30min，优选20min，备用。a组分硅橡胶的主要成分例如为二甲基、甲基、乙烯基有机硅共聚物组成。a组分硅橡胶中也可以加入一些助剂，如硅烷偶联剂，分散剂之类。

在步骤103，称取b组分硅橡胶：石墨烯＝100:0.05-0.5质量比的物料，优选100:0.3，然后在密炼机或开炼机中进行混炼，混炼时间为10min-30min，优选20min，备用。b组分硅橡胶主要成分为二甲基、甲基有机硅共聚物与过氧化物组成。

在步骤105，将a、b组分按照0.2-1.5:1的质量比进行称料，优选1:1，使用密炼机或开炼机在100℃下进行炼10min,使硅橡胶进行充分固化。使用固化后的硅橡胶制备出一定形状的橡胶圈，从而进行拉伸回弹性能测试。

上述工艺，ab两组分先各自与石墨烯进行混炼，然后将两组分进行混炼，该工艺中存在着石墨烯的二次分散过程。从而提高石墨烯在基体里的分散，最终提高复合材料的力学性能。b组分中含有固化剂成分，本发明方法避免了提前固化致使石墨烯难以分散的问题。

本发明中，在不添加任何其他改性剂或助剂的情况下，只添加低填充量的石墨烯，使硅橡胶的拉伸回弹性能大大提升。图2示出了拉伸力测试数据。通过图2可以得出如下结论，通过添加石墨烯，硅橡胶的拉伸回弹率由原来的1000％提高到1200％，拉伸强度提高了200％。

下面通过具体的实例来描述本发明的方法100。

实例一

密炼机加热至90℃，称取1000g的a组分硅橡胶、3g的石墨烯，加入进温度恒定的密炼机中进行混炼，20min后取出备用。然后称取1000gb组分硅橡胶、3g石墨烯，加入进温度恒定的密炼机中进行混炼，20min后取出。将密炼机温度升温至100℃，然后将a组分硅橡胶与b组分硅橡胶加入进温度恒定的密炼机中进行混炼,10min后取出，然后通过成型工艺制备出橡胶圈，测试拉伸回弹性能。混合好的a、b双组份硅橡胶即为高拉伸回弹性能医用硅橡胶。

实例二

开炼机加热至90℃，称取1000g的a组分硅橡胶、3g的石墨烯，加入进温度恒定的密炼机中进行混炼，20min后取出备用。然后称取1000gb组分硅橡胶、3g石墨烯，加入进温度恒定的密炼机中进行混炼，20min后取出。将密炼机温度升温至100℃，然后将a组分硅橡胶与b组分硅橡胶加入进温度恒定的密炼机中进行混炼,10min后取出，然后通过成型工艺制备出橡胶圈，测试拉伸回弹性能。混合好的a、b双组份硅橡胶即为高拉伸回弹性能医用硅橡胶。

实例三

密炼机加热至90℃，称取1000g的a组分硅橡胶、5g的石墨烯，加入进温度恒定的密炼机中进行混炼，20min后取出备用。然后称取1000gb组分硅橡胶、5g石墨烯，加入进温度恒定的密炼机中进行混炼，20min后取出。将密炼机温度升温至100℃，然后将a组分硅橡胶与b组分硅橡胶加入进温度恒定的密炼机中进行混炼,10min后取出，然后通过成型工艺制备出橡胶圈，测试拉伸回弹性能。混合好的a、b双组份硅橡胶即为高拉伸回弹性能医用硅橡胶。

实例四

密炼机加热至90℃，称取1000g的a组分硅橡胶、0.5g的石墨烯，加入进温度恒定的密炼机中进行混炼，20min后取出备用。然后称取1000gb组分硅橡胶、0.5g石墨烯，加入进温度恒定的密炼机中进行混炼，20min后取出。将密炼机温度升温至100℃，然后将a组分硅橡胶与b组分硅橡胶加入进温度恒定的密炼机中进行混炼,10min后取出，然后通过成型工艺制备出橡胶圈，测试拉伸回弹性能。混合好的a、b双组份硅橡胶即为高拉伸回弹性能医用硅橡胶。

实例五

密炼机加热至90℃，称取1000g的a组分硅橡胶、5g的石墨烯，加入进温度恒定的密炼机中进行混炼，30min后取出备用。然后称取1000gb组分硅橡胶、5g石墨烯，加入进温度恒定的密炼机中进行混炼，30min后取出。将密炼机温度升温至100℃，然后将a组分硅橡胶与b组分硅橡胶加入进温度恒定的密炼机中进行混炼,10min后取出，然后通过成型工艺制备出橡胶圈，测试拉伸回弹性能。混合好的a、b双组份硅橡胶即为高拉伸回弹性能医用硅橡胶。

实例六

密炼机加热至90℃，称取1000g的a组分硅橡胶、5g的石墨烯，加入进温度恒定的密炼机中进行混炼，10min后取出备用。然后称取1000gb组分硅橡胶、5g石墨烯，加入进温度恒定的密炼机中进行混炼，10min后取出。将密炼机温度升温至100℃，然后将a组分硅橡胶与b组分硅橡胶加入进温度恒定的密炼机中进行混炼,10min后取出，然后通过成型工艺制备出橡胶圈，测试拉伸回弹性能。混合好的a、b双组份硅橡胶即为高拉伸回弹性能医用硅橡胶。

图2示出了拉伸力测试数据。通过图2可以得出如下结论，通过添加石墨烯，硅橡胶的拉伸回弹率由原来的1000％提高到1200％，拉伸强度提高了200％。

根据本发明的另一个实施方式，还提供一种通过上述方法100制备的硅橡胶。

根据本发明的另一个实施方式，提供一种硅橡胶。所述硅橡胶包括：第一组分硅橡胶，第二组分硅橡胶，和石墨烯。其中所述第一组分硅橡胶不同于第二组分硅橡胶。第一组分硅橡胶的主要成分例如为二甲基、甲基、乙烯基有机硅共聚物组成。第二组分硅橡胶主要成分为二甲基、甲基有机硅共聚物与过氧化物组成。其中所述石墨烯为氧化还原法制备的，而且是通过氧化石墨在低温下进行还原(100℃-300℃)，还原时间为30min-24h。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。