一种耐高温有机硅复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及复合材料领域，尤其涉及一种耐高温有机硅复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性尚、气体渗透性尚等基本性质，并具有耐尚低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业，其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。随着有机硅数量和品种的持续增长，应用领域不断拓宽，形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系，许多品种是其他化学品无法替代而又必不可少的；有机硅产品的基本结构单元是由硅一氧链节构成的，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。因此，在有机硅产品的结构中既含有"有机基团"，又含有〃无机结构"，这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身。与其他高分子材料相比，有机硅产品的最突出性能是:耐温特性，有机硅产品是以硅一氧(S1- O)键为主链结构的，C 一 C键的键能为82.6千卡/克分子，S1-O键的键能在有机娃中为121千卡/克分子，所以有机娃广品的热稳定性尚，尚温下(或福射照射)分子的化学键不断裂、不分解。有机硅不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使用。无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。有机硅产品的主链为一 Si — O —，无双键存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力。有机硅中自然环境下的使用寿命可达几十年。有机硅产品都具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。因此，它们是一种稳定的电绝缘材料，被广泛应用于电子、电气工业上。有机硅除了具有优良的耐热性外，还具有优异的拒水性，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。生物活性有机硅是人体必需的一种的营养素。有机硅是构成人体组织和参与新陈代谢的重要元素。存于人体的每一个细胞当中，作为细胞构建的支撑，同时帮助其他重要物质如镁，磷，钙等吸收。人体只能通过食物不断获得有机硅。如果要保持5年，10年甚至于是30年的年轻程度，每天摄入有机硅20-30毫克的有机硅尤为重要。有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因:疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。由于有机硅具有上述这些优异的性能，因此它的应用范围非常广泛。它不仅作为航空、尖端技术、军事技术部门的特种材料使用，而且也用于国民经济各部门，其应用范围已扩到:建筑、电子电气、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等。有机硅材料按其形态的不同，可分为:硅烷偶联剂(有机硅化学试剂)、硅油(硅脂、硅乳液、硅表面活性剂)、高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶、硅树脂、复合物等。
[0003]其中硅烷偶联剂的应用大致可归纳为三个方面:1、用于玻璃纤维的表面处理，能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能，即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高，效果也十分显著。目前，在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂已相当普遍，用于这一方面的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50%，其中用得较多的品种是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。2、用于无机填料填充塑料。可预先对填料进行表面处理，也可直接加入树脂中。能改善填料在树脂中的分散性及粘合力，改善工艺性能和提高填充塑料(包括橡胶)的机械、电学和耐气候等性能。3、用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂，能提高它们的粘接强度、耐水、耐气候等性能。硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。
【发明内容】
[0004]本发明目的就是提供一种耐高温有机硅复合材料及其制备方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种耐高温有机硅复合材料，它是由下述重量份的原料组成的:
[0007]十二烷基硫醇0.7-2、偏铝酸钠6-7、十三氟辛基三乙氧基硅烷1_2、水玻璃70-100、丙烯酸松香1-2.4、碱纤维素13-20、苯骈三氮唑1_2、钛白粉20-30、聚氧乙烯醚0.7-1、癸二酸二辛酯3-4、苯乙烯4-10、壳聚糖0.1-0.3、过氯乙烯树脂4_6、碳酸锂0.1-0.2、碳酸二甲酯 30-40O
[0008]一种耐高温有机硅复合材料，所述的水玻璃的模数为2-3。
[0009]一种耐高温有机硅复合材料的制备方法，包括以下步骤:
[0010](I)将十二烷基硫醇加入到碳酸二甲酯中，搅拌均匀，加入上述碱纤维素重量的70-80%，升高温度为60-70°C，加入苯乙烯、丙烯酸松香，保温反应2-3小时；
[0011](2)将剩余的碱纤维素加入到其重量10-15倍去离子水中，加入聚氧乙烯醚，搅拌均匀后加入上述水玻璃重量的16-20%、十三氟辛基三乙氧基硅烷，升高温度为60-65°C，1000-1600转/分搅拌分散7-10分钟，得改性水玻璃；
[0012](3)将偏铝酸钠加入到10-15倍去离子水中，加入钛白粉、碳酸锂，搅拌均匀，升高温度为90-100°C，搅拌加热至水干，磨成细粉；
[0013](4)将改性水玻璃与剩余的水玻璃混合，加入浓度为30-35%的硫酸，调节PH为6-6.5，加入步骤(I)中得到的物料，100-200转/分搅拌分散20-30分钟，加入步骤(3)中得到的物料，升高温度为100-130°C，保温搅拌5-10分钟，冷却，加入剩余各原料，搅拌均匀，喷雾干燥，即得。
[0014]本发明的优点是:
[0015]本发明首先将苯乙烯、丙烯酸松香、碱纤维素混合进行交联反应，得到相容性较好的交联产物，然后用碱纤维素改性水玻璃，其中加入十三氟辛基三乙氧基硅烷可以降低表面能，提高体系稳定性；最后与表面处理后的钛白粉混合加入到