一种液体泡沫硅橡胶组合物及其泡沫硅橡胶弹性体的制备方法与流程

本发明涉及一种有机聚硅氧烷组合物，具体涉及一种液体泡沫硅橡胶组合物及其泡沫硅橡胶弹性体的制备方法，属于高分子材料。

背景技术：

1、泡沫硅橡胶是硅橡胶经过发泡工艺后，制得的一种新型的、多孔、多功能性、环保的高分子弹性体。它不仅具有硅橡胶产品无毒、耐热、耐候性、电绝缘性好等优良性能，而且还具有减振、阻尼、隔声、隔热、密封、质轻等泡沫材料的性能，广泛用于国防、交通运输、电子工业、建筑装饰、航空航天等领域。

2、中国专利cn105331112a公开了一种石墨烯-硅橡胶复合泡沫材料的制备方法，步骤如下：（1）制备石墨烯与硅橡胶生胶的复合料；（2）将复合料在100～120℃进行混炼，混炼时分次交替加入白炭黑和结构控制剂，加料完毕后，继续混炼15～20min，除去所得混合料中的挥发分并冷却至室温、放置10～14h，再加入硫化剂在室温混炼15～30min得到混炼胶；（3）将混炼胶在120～125℃预硫化并成型形成胚体，将所述胚体置于反应釜中进行超临界二氧化碳发泡得到预硫化发泡材料；（4）将预硫化发泡材料完全硫化，即得。该方法涉及超临界二氧化碳发泡技术，设备成本昂贵，且在制备石墨烯与硅橡胶生胶的复合料时，使用环已烷、二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯等溶剂处理，会产生较多废液，对环境造成污染。

3、中国专利cn106433139a公开了一种低密度高孔隙硅橡胶泡沫材料及其制备方法，将100份硅橡胶、10～50份补强剂、1～7份控制剂、200～600份成孔剂、0～5份敏化剂混炼并成型后，经γ射线辐射使之交联，然后通过溶析，冷冻干燥后制得低密度高孔隙硅橡胶泡沫材料。该方法操作工艺复杂繁琐，对设备要求较高，难以实现工业化连续生产。

4、中国专利cn113831738a公开了一种加成型液体硅橡胶泡沫材料及其制备方法，发泡组分由40～90份乙烯基硅油、2～10份羟基硅油、0.03～0.12份铂催化剂、1～16份白炭黑、15～60份阻燃填料组成；交联组分由10～70份乙烯基硅油、20～90份含氢硅油、1～30份白炭黑、1～30份阻燃填料组成。为了防止发泡组分和交联组分混合后在室温下硫化发泡，其选择的方案是将发泡组分和交联组分在-20～-10℃下混合，这样做势必会增加胶料冷冻的制造成本，限制了工业化大规模生产。

5、随着我国轨道交通、新能源汽车、户外通信、电子电器等行业的高速发展，传统泡沫材料（如聚氨酯泡沫）已经很难满足市场性能需求，液体泡沫硅橡胶由于具有环保、轻质、耐候等优异性能，将逐步取代传统泡沫材料。但是当前我国在液体泡沫硅橡胶的生产技术还处于起步阶段，要实现大规模连续化生产还有较大距离，因此实现液体泡沫硅橡胶的连续规模化生产并制备满足市场需求的具有泡孔结构均匀、高回弹性、阻燃性的泡沫硅橡胶弹性体材料非常必要，具有重要的研发意义。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种液体泡沫硅橡胶组合物及其泡沫硅橡胶弹性体的制备方法。该液体泡沫硅橡胶具有较好的流动性和工艺操作性，固化后得到的泡沫硅橡胶弹性体泡孔结构均匀细腻，具有良好的机械性能和阻燃性能，可广泛用于新能源汽车电池组包覆、动车地板支撑、户外通信、电子和照明设备机柜的密封和保护等领域。同时该方法制备工艺简单，适合连续化大工艺生产。

2、本发明通过下述技术方案实现：一种液体泡沫硅橡胶组合物，由以下按质量份数计的a组分和b组分组成：

3、a组分：基料a 100份、基料b 60～130份、基料c 45～145份、结构控制剂 10～35份、发泡剂 2～10份、基础聚合物 10～55份、铂金催化剂 0.5～2份；

4、b组分：基料a 100份、基料b 60～130份、基料c 45～145份、基础聚合物 10～65份、交联剂 22～45份、抑制剂 0.001～0.01份；

5、在上述a组分或b组分中，

6、所述的基料a的组成为：基础聚合物 100份、补强填料 40～50份、处理剂d 12～22份；

7、所述的基料b的组成为：基础聚合物 100份、阻燃填料 100～300份、处理剂e 1～3份；

8、所述的基料c的组成为：基础聚合物 100份、重质填料 50～100份、处理剂f 0～3份。

9、在三种基料中分别加入基础聚合物和处理剂使其形成膏状物，可起到对填料进行表面处理，增加其相容性的作用。

10、进一步地，所述的结构控制剂为乙烯基质量百分数含量为1.5～4.5%的支化聚硅氧烷，其结构如下式（ⅰ）所示：

11、[(me)3sio1/2]a[vi(me)sio2/2]b[sio4/2]c    （ⅰ）

12、其中，a、b和c均为＞1的自然数；

13、进一步地，所述的交联剂为氢质量百分数含量为1.0～1.6%的线性聚硅氧烷，其结构如下式（ⅱ）所示：

14、(hme2sio1/2)2(hmesio)m(me2sio)n    （ⅱ）

15、其中，m为＞1的自然数，n为≥0的自然数；

16、进一步地，所述的基础聚合物为乙烯基质量百分数含量为0.08～0.3%的线性聚硅氧烷，其结构如下式（ⅲ）所示：

17、(vime2sio1/2)2(vimesio)m(me2sio)n    （ⅲ）

18、其中，m为≥0的自然数，n为＞1的自然数。

19、进一步地，所述的发泡剂为具有1-12个碳原子并且每分子具有一个羟基官能团的有机醇，例如：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、十二烷基醇等；或具有2-6个碳原子并且每分子具有两个羟基官能团的有机醇，例如：乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，2-己二醇，任意一种或多种的混合物。

20、进一步地，所述的铂金催化剂为氯铂酸与乙烯基硅氧烷的配合物。

21、进一步地，所述的抑制剂为四乙烯基四甲基环四硅氧烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、甲基丁炔醇、乙炔环乙醇、3,7,11-三甲基-1-十二炔-3-醇中的一种或多种的混合物。

22、更进一步地，在上述基料a中，所述补强填料选自比表面积200m2/g、250m2/g、300m2/g、380m2/g、400m2/g的沉淀白炭黑或气相白炭黑，为其中一种或多种的混合物。

23、更进一步地，在上述基料b中，所述阻燃填料选自氢氧化铝、氢氧化镁、氧化镁、三氧化二铝，为其中一种或多种的混合物。

24、更进一步地，在上述基料c中，所述重质填料选自硅藻土、硅灰石、硅微粉，为其中一种或多种的混合物。

25、更进一步地，在上述基料a中，所述处理剂d为六甲基二硅氮烷、八甲基环四硅氧烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种的混合物。

26、更进一步地，在上述基料b中，所述处理剂e为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种的混合物。

27、更进一步地，在上述基料c中，所述处理剂f为乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种的混合物。

28、由上述液体泡沫硅橡胶组合物制备泡沫硅橡胶弹性体的方法，包括如下步骤：

29、一、基料的制备

30、（1）基料a的制备

31、按质量份数称取各物料，在基础聚合物中加入处理剂d、补强填料，搅拌均匀后，升温至150℃，真空度≥0.08mpa，持续搅拌2～4h，得到基料a；

32、（2）基料b的制备

33、按质量份数称取各物料，在基础聚合物中加入处理剂e、阻燃填料，搅拌均匀后，升温至120～150℃，真空度≥0.08mpa，持续搅拌1～2.5h，得到基料b；

34、（3）基料c的制备

35、按质量份数称取各物料，在基础聚合物中加入处理剂f、重质填料，搅拌均匀后，升温至100～120℃，真空度≥0.08mpa，持续搅拌0.5～2h，得到基料c；

36、二、a、b组分的制备

37、（1）a组分的制备

38、按质量份数称取各物料，将基料a、基料b、基料c、结构控制剂、发泡剂、基础聚合物、铂金催化剂依次加入搅拌机中，室温下搅拌混合1h，制得a组分；

39、（2）b组分的制备

40、按质量份数称取各物料，将基料a、基料b、基料c、基础聚合物、交联剂、抑制剂依次加入搅拌机中，室温下搅拌混合1h，制得b组分；

41、三、泡沫硅橡胶弹性体的制备

42、先按质量比1:1称取a、b组分，并在静态或动态混合器混匀后喷涂于两层离型膜之间，然后经压延工艺控制胶料起始厚度，最后通过传送带进入烘道，并于45～100℃发泡固化10～20min即得泡沫硅橡胶弹性体板材。

43、扫描电镜图及性能测试结果显示，采用本发明a组分和b组分并经混合固化后所得的泡沫硅橡胶弹性体，其泡孔孔径为130～350µm，密度为0.25～0.45g/cm3，抗张强度为315～450kpa，伸长率为66～105%，压缩变形应力为62～105kpa，压缩永久变形为0.52～1.2%，吸水率≤0.75%，阻燃性为v-0；泡孔结构均匀细腻，具有良好的机械性能和阻燃性能，完全能满足市场应用需求。

44、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

45、（1）本发明液体泡沫硅橡胶组合物中，采用由100份基础聚合物、12～22份处理剂d、40～50份补强填料制备的基料a，不仅可以有效起到支撑泡孔和稳泡的作用，并且对a、b组分胶料的存放稳定性有较大的提升作用。

46、（2）液体泡沫硅橡胶材料的发泡固化过程类似于结晶过程，需经过泡核生成和泡体生长，本发明液体泡沫硅橡胶组合物中，采用由100份基础聚合物、50～100份重质填料制备的基料c，有利于泡核的形成及泡体的成长，使得最终制备的泡沫硅橡胶弹性体泡孔均匀细腻。

47、（3）本发明液体泡沫硅橡胶的机械性能和阻燃性能不仅充分考虑了各种填料的填充量和配比，更是通过选用不同结构的聚硅氧烷所形成的集中交联网络结构，有效提升了泡沫硅橡胶弹性体的回弹性和压变性能。即结构控制剂使用乙烯基质量百分数含量为1.5～4.5%的支化聚硅氧烷，交联剂为氢质量百分数含量为1.0～1.6%的线性聚硅氧烷，两种不同组成结构的聚硅氧烷配合形成的集中交联网络结构，对泡沫硅橡胶弹性体的回弹性和压变性能起到了较大的提升作用。

48、（4）本发明不含有氮、磷、硫、有机锡和重金属等能使铂金催化剂中毒的物质，同时通过所选用的抑制剂以及用量的控制，可以有效解决发泡固化过程中发泡速度和固化速度的竞争关系，使得a、b组分可在常温下混合后具有较好的流动性和较长的操作时间，有利于工业化连续性生产。