一种硅橡胶改性白炭黑复合材料制造技术

本发明专利技术涉及材料技术领域，具体地，涉及一种硅橡胶改性白炭黑复合材料，按重量份计，包括以下组份：甲基乙烯基苯基硅橡胶100～120份，改性陶瓷化粉2～8份，改性白炭黑10～12份，偶联剂1～2份，硫化剂1～2份，羟基硅油0.1～0.2份，纳米纤维素4～8份，如此，使得聚合物不仅能够与硅橡胶，且能够与改性陶瓷化粉反应，从而有效防止白炭黑与陶瓷化粉在硅橡胶内的团聚，大大改善白炭黑、陶瓷化粉与硅橡胶的界面粘结，应用于轮胎中，能够增强轮胎撕裂强度与拉伸强度。

A Silicone Rubber Modified Silica Black Composite

The invention relates to the technical field of materials, in particular to a silicone rubber modified silica composite material, which comprises 100-120 parts of methyl vinyl phenyl silicone rubber, 2-8 parts of modified ceramic powder, 10-12 parts of modified silica, 1-2 parts of coupling agent, 1-2 parts of vulcanizing agent, 0.1-0.2 parts of hydroxyl silicone oil and 4-8 parts of nano cellulose by weight. Polymer can not only react with silicone rubber, but also with modified ceramic powder, which can effectively prevent the agglomeration of silica and ceramic powder in silicone rubber, greatly improve the interfacial bonding between silica, ceramic powder and silicone rubber, and can be used in tires to enhance the tear strength and tensile strength of tires.

【技术实现步骤摘要】
一种硅橡胶改性白炭黑复合材料
：本专利技术涉及材料
，具体地，涉及一种硅橡胶改性白炭黑复合材料。
技术介绍
：硅橡胶是一种特种合成橡胶，以硅氧键为主链，其特殊的结构决定了它具有耐高低温、耐臭氧、耐辐射、耐候以及对润滑油等介质表现出优异的化学惰性。此外，它还具有-50℃到300℃宽广的适用范围，弹性好，但是作为填充的硅橡胶导热性能很差，通过填充导热填料可以提高其导热性能。导热材料广泛应用于航空、航天、电子、电气、汽车等领域中需要散热和传热的部位，随着科学技术和工业生产的进步，电子元器件越来越趋近于密集化和小型化，从而对导热材料提出了新的要求，希望导热材料既能为电子元件提供可靠的散热途径，又能起到绝缘、减震的作用。这方面导热硅橡胶具有特殊的优势，作为热界面材料的导热硅橡胶不仅具有较高的热导率、良好的弹性，还具有良好的电绝缘性以及密封性好等特点，可以有效地填充界面间的空隙，提高散热效率。导热硅橡胶是指在硅橡胶的基础上添加特定的导热填充材料所形成的一类硅胶，现有的导热填料包括氧化铝、碳化硅、氮化铝、氮化硅、氧化镁、氮化硼、氧化锌以及石墨、导热碳纳米管等等。白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。白炭黑行业在欧美等发达国家起步较早，在第二次世界大战期间开始实现工业化生产。20世纪七十年代中期以来，随着西方国家对白炭黑研究的不断深入，其生产和应用领域方面得到了很大发展。至2006年，全世界白炭黑的生产能力约130万吨(不含中国)，其中德国德固萨、法国罗纳和美国PPG三大跨国公司的生产能力超过世界总能力的一半。中国白炭黑工业起步于1958年，起初发展缓慢，1984年白炭黑产量为2,600吨，1990年白炭黑产量提高到2万吨。近年来随着橡胶工业的发展，产量迅猛增长，2008年中国白炭黑产量已达到71.2万吨，产量居世界第一位，并已成为白炭黑的净出口国。目前，中国白炭黑行业形成了外资(合资)公司和国内公司并存的市场竞争格局，市场竞争充分。白炭黑具有特殊的表面结构(带有表面羟基和吸附水)、特殊的颗粒形态(粒子小、比表面积大等)和独特的物理化学性能。因而白炭黑具有多孔性、高分散性、质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧、电绝缘性好等优异性能的重要无机硅化合物。这样的特性使得白炭黑广泛应用在橡胶、塑料、涂料、医药、日用化工等诸多领域。然而，由于传统的白炭黑内部的聚硅氧和外表面存在的活性硅醇基及其吸附水特性，使其呈亲水性，将白炭黑添加入橡胶等材料后，白炭黑难以在有机相中湿润和分散。而且，由于白炭黑表面存在羟基，表面能较大，聚集体总倾向于凝聚，因而产品的应用性能受到影响。因此，为提高白炭黑在聚合物中的分散性，必须对其进行表面改性。
技术实现思路
：本专利技术克服现有技术的缺陷，提供一种硅橡胶改性白炭黑复合材料。本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种硅橡胶改性白炭黑复合材料，按重量份计，包括以下组份：甲基乙烯基苯基硅橡胶100～120份，改性陶瓷化粉2～8份，改性白炭黑10～12份，偶联剂1～2份，硫化剂1～2份，羟基硅油0.1～0.2份，纳米纤维素4～8份；上述材料经由以下步骤制备形成所述硅橡胶改性白炭黑复合材料：(1)将2～8份改性陶瓷化粉干燥处理至其自身含水量低于2％为止，并将干燥后的改性陶瓷化粉投入混料机中，逐渐滴加1～2份偶联剂，搅拌1～2h备用；(2)将100～120份甲基乙烯基苯基硅橡胶投到辊筒，并在生胶包辊后加入0.1～0.2份羟基硅油，10～12份改性白炭黑以及步骤(1)处理后的改性陶瓷化粉，混练均匀后薄通10～12次，然后再加入1～2份硫化剂与4～8份纳米纤维素，再混炼均匀薄通下片，得到硅橡胶混炼胶；(3)将混炼好的硅橡胶放入模具中，冷压充模后在平板硫化机上进行一段硫化；(4)一段硫化后的样品在烘箱中进行二段硫化，自然冷却后得到导热硅橡胶复合材料。优选的，所述的硫化剂为有机过氧化物，选自过氧化苯二甲酰、过氧化十二酰或2，5一二甲基一2，5-二叔丁基过氧化己烷中的一种或几种的混合物。优选的，所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷或双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]-四硫化物。优选的，所述的纳米纤维素纤维的长度在5～15μm的范围内，横向尺寸在10～30nm的范围内。优选的，所述改性白炭黑经由以下步骤制备：包括以下步骤，(1)选用目数为1100～1200白炭黑、粒径为6～15nm的碳源分别进行干燥处理，分别将白炭黑、碳源置于真空干燥器中进行干燥，干燥温度为20～40℃，干燥时间以白炭黑、碳源自身含水量低于0.2％为准，然后将上述白炭黑、碳源进行附电荷处理，形成单位数量下下的白炭黑与碳源形成荷电量相同且极性相反，然后分别将白炭黑、碳源采用喷吹管进行改性处理；(2)所述改性处理是采用喷吹管分别将白炭黑、碳源以100～160ml/min且在惰性气体或者绝氧环境中吹到高温炉中，反应温度在400～600℃，保温1～12小时，碳源在白炭黑表面裂解形成无定形碳并形成均匀厚度为1～2nm包覆层，得到A；(3)将步骤(2)中的A与乙醇溶液进行混合搅拌，混合的质量比为1：100～160，混合过程中采用水浴加热方式进行升温处理，升温速度为20℃/h，直至加热至80℃，然后调节溶液的PH值至4～5，烘干后备用，得到B；(4)将步骤(3)中的B投入乙醇溶液中分散，得到B的分散液，然后向分散液中投入3-氨基丙基三乙氧基硅烷进行改性处理，分散液中B与3-氨基丙基三乙氧基硅烷的质量比为40～60：1，得到C；(5)将步骤(4)中的C进行洗涤、烘干处理后再与过氧化二碳酸二异丙酯、乙酸乙酯共混，其中C：过氧化二碳酸二异丙酯：乙酸乙酯的质量比为1：(0.02～0.06)：40～60，然后水浴加热至60℃，冷却至室温后洗涤干燥得到所述改性白炭黑。优选的，所述步骤(1)中碳源包括淀粉、低聚糖、甘油、聚乙二醇或木质素一种或几种。优选的，所述步骤(3)中的惰性气体包括氮气或氩气的一种。优选的，所述改性陶瓷化粉经由以下步骤制备：(1)将体积分数为90％的乙醇溶液置于反应釜中，并采用盐酸溶液处理，直至反应釜中溶液的PH值为6然后滴加3.5毫升的乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后静置2h，然后向反应釜中加入20克的陶瓷粉，充分分散后采用水浴加热反应釜，加热温度为85℃，离心过滤、烘干后得到预处理陶瓷粉；(2)将步骤(1)中的预处理陶瓷粉置于反应釜，充分分散，其中预处理陶瓷粉与蒸馏水的质量比为1：3～6，然后加入质量分数为溶液20％的丙烯酰胺单体，采用水浴加热至40℃，直至所述丙烯酰胺单体溶解，再添加质量分数为溶液质量分数1％的过硫酸铵，2％的亚硫酸氢钠，逐渐升温至85℃并磁力搅拌43h，反应结束后对溶液进行离心并用丙酮洗涤去除均聚物，再进行离心、洗涤、干燥后得到改性陶瓷化粉。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的硅橡胶改性白炭黑复合材料能有效地对热量进行传递本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅橡胶改性白炭黑复合材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组份：甲基乙烯基苯基硅橡胶100～120份，改性陶瓷化粉2～8份，改性白炭黑10～12份，偶联剂1～2份，硫化剂1～2份，羟基硅油0.1～0.2份，纳米纤维素4～8份；上述材料经由以下步骤制备形成所述硅橡胶改性白炭黑复合材料：(1)将2～8份改性陶瓷化粉干燥处理至其自身含水量低于2％为止，并将干燥后的改性陶瓷化粉投入混料机中，逐渐滴加1～2份偶联剂，搅拌1～2h备用；(2)将100～120份甲基乙烯基苯基硅橡胶投到辊筒，并在生胶包辊后加入0.1～0.2份羟基硅油，10～12份改性白炭黑以及步骤(1)处理后的改性陶瓷化粉，混练均匀后薄通10～12次，然后再加入1～2份硫化剂与4～8份纳米纤维素，再混炼均匀薄通下片，得到硅橡胶混炼胶；(3)将混炼好的硅橡胶放入模具中，冷压充模后在平板硫化机上进行一段硫化；(4)一段硫化后的样品在烘箱中进行二段硫化，自然冷却后得到导热硅橡胶复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种硅橡胶改性白炭黑复合材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组份：甲基乙烯基苯基硅橡胶100～120份，改性陶瓷化粉2～8份，改性白炭黑10～12份，偶联剂1～2份，硫化剂1～2份，羟基硅油0.1～0.2份，纳米纤维素4～8份；上述材料经由以下步骤制备形成所述硅橡胶改性白炭黑复合材料：(1)将2～8份改性陶瓷化粉干燥处理至其自身含水量低于2％为止，并将干燥后的改性陶瓷化粉投入混料机中，逐渐滴加1～2份偶联剂，搅拌1～2h备用；(2)将100～120份甲基乙烯基苯基硅橡胶投到辊筒，并在生胶包辊后加入0.1～0.2份羟基硅油，10～12份改性白炭黑以及步骤(1)处理后的改性陶瓷化粉，混练均...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈君华，杨万科，周丽，李启明，郭雨，杨妍，杨河，
申请(专利权)人：蚌埠市万科硅材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34