一种高强度硅橡胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高强度硅橡胶复合材料及其制备方法。所述的高强度硅橡胶复合材料，其特征在于，按照重量份数计其构成如下：硅橡胶40‑90份，改性氨纶废丝10‑60份，疏水纳米二氧化硅粉体10‑90份，硫化剂1‑2.5份，增塑剂1‑15份和脱模剂为0.1‑2份。本发明专利技术通过将改性的氨纶废丝添加到硅橡胶中，提高硅橡胶的耐磨性和力学强度，同时采用疏水的气凝胶和二氧化硅粉体对硅橡胶进行补强，从而得到一种高力学强度和耐磨性，低导热系数的高强度硅橡胶复合材料。

A High Strength Silicone Rubber Composite and Its Preparation Method

The invention provides a high strength silicone rubber composite material and a preparation method thereof. The characteristics of the high strength silicone rubber composite material are as follows: 40 to 90 parts of silicone rubber, 10 to 60 parts of modified spandex waste silk, 10 to 90 parts of hydrophobic nano-silica powder, 1 to 2.5 parts of vulcanizing agent, 1 to 15 parts of plasticizer and 0.1 to 2 parts of demoulding agent. The invention adds the modified spandex waste wire to the silicone rubber, improves the abrasion resistance and the mechanical strength of the silicone rubber, and simultaneously adopts the hydrophobic aerogel and silica powder to reinforce the silicone rubber, thereby obtaining a high strength silicone rubber composite material with high mechanical strength and wear resistance and low thermal conductivity.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度硅橡胶复合材料及其制备方法
本专利技术属于硅橡胶改性
，具体涉及一种氨纶废丝改性的高强度硅橡胶复合材料及其制备方法。
技术介绍
硅橡胶具有耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化等性能，硅橡胶突出的性能是使用温度宽广，能在-60℃至+250℃下长期使用。但硅橡胶的也具有明显的不足之处，抗张强度和抗撕裂强度等机械性能较差，在常温下其物理机械性能不及大多数合成橡胶，且除腈硅、氟硅橡胶外，一般的硅橡胶耐油、耐溶剂性能欠佳。专利CN201610010868公开了一种以玻璃纤维与玄武岩纤维混杂纤维为骨架的天然气胶管材料，该专利技术采用偶联剂处理过的混杂纤维与甲基乙烯基硅橡胶以及配合剂经过硫化加工而成，可用作制备燃气胶管的复合材料，该专利技术解决了传统燃气胶管抗腐蚀性差，不耐老化，耐曲饶性差，以及使用过程中易于断裂的技术问题。本专利技术中所采用的无机纤维骨架虽然提高了硅橡胶的耐曲饶性和抗腐蚀性，但提高了硅橡胶材料的导热系数，不利于某些隔热场合的应用。专利CN201710048159公开了一种聚氨酯/硅橡胶热塑性弹性体及其制备方法，该专利技术是将聚氨酯和硅橡胶、相容剂、交联剂共混，得到高性能动态硫化的聚氨酯/硅橡胶热塑性弹性体；该方法提供了一种可重复加工的、具有优良的力学性能和耐热耐油性能的硅橡胶/聚氨酯热塑性弹性体材料，与其它类型的热塑性弹性体相比，具有优良的耐热性能、耐摩擦性能和力学性能可广泛应用于与人体接触的材料，以及汽车、建筑、医疗器械、电缆等领域。专利CN201810236286公开了一种聚氨酯丙烯酸酯改性的有机硅预聚物及其制备方法，该专利技术设计的改性有机硅预聚物在分子链上引入了聚氨酯和丙烯酸酯基团，提高了其在配方中的混溶性；预聚物分子链中的丙烯酸酯基团在紫外光照射下可进行高效的聚合反应，提高了固化效率；分子链中的烷氧基硅烷基团则避免了在湿气固化反应中产生过多气泡而造成粘合不良的缺陷，因而使得改性有机硅预聚物兼具紫外光和湿气固化功能。上述专利中关于聚氨酯改性硅橡胶材料的制备方法，一般都是采用共混和分子结构改性的方法，虽然在耐磨性和固化性能方面有所改善，但在力学强度方面相比纤维增强还是有一定的差距。
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种高强度硅橡胶复合材料及其制备方法。通过将改性的氨纶废丝添加到硅橡胶中，提高硅橡胶的耐磨性和力学强度，同时采用疏水的气凝胶和二氧化硅粉体对硅橡胶进行补强，从而得到一种高力学强度和耐磨性，低导热系数的高强度硅橡胶复合材料。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高强度硅橡胶复合材料，其特征在于，按照重量份数计其构成如下：硅橡胶40-90份，改性氨纶废丝10-60份，疏水纳米二氧化硅粉体10-90份，硫化剂1-2.5份，增塑剂1-15份和脱模剂为0.1-2份。上述的高强度硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤1：按比例将改性氨纶废丝与硅橡胶在双辊筒炼塑机上混合均匀，混合过程中加入疏水纳米二氧化硅粉体、硫化剂、增塑剂和脱模剂，待全部混入均匀后，薄通3-5次，出片；步骤2：将步骤1得到的试片放到预热好的平板硫化机模具中进行硫化，平板硫化机硫化条件为硫化温度150-180℃，硫化时间5-20min，压力5-15MPa，得到高强度硅橡胶复合材料。进一步地，所述的硅橡胶为甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和甲基乙烯基苯基硅橡胶中的一种或两种以上组成。进一步地，所述的改性氨纶废丝的制备方法包括：步骤1：将长的氨纶废丝放入到密炼机中在高温条件下混合剪切密炼20-40min，密炼温度180-220℃，转速25-50r/min，得到长度小于5-10mm的短纤维；步骤2：将短纤维放入到含有重量百分比为5％的硅烷偶联剂KH550的乙醇溶液中浸泡2h，然后在烘箱中80℃烘干，得到改性氨纶废丝。进一步地，所述的疏水纳米二氧化硅粉体为二氧化硅气凝胶、疏水沉淀二氧化硅和疏水气相二氧化硅之任一种。进一步地，所述的二氧化硅气凝胶的比表面积为500-800m2/g，气孔率大于90％，孔径为20-50nm。进一步地，所述的硫化剂为过氧化苯甲酰、2，4-二氯过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基以及2，5-二甲基2，5-双(叔丁基过氧基)己烷之任一种。进一步地，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异葵酯以及邻苯二甲酸二异壬酯之任一种。进一步地，所述的脱模剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸铵以及石蜡之任一种。本专利技术通过将改性的氨纶废丝添加到硅橡胶中，提高硅橡胶的耐磨性和力学强度，同时采用疏水的气凝胶和二氧化硅粉体对硅橡胶进行补强，从而得到一种高力学强度和耐磨性，低导热系数的高强度硅橡胶复合材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术将改性的氨纶废丝短纤维添加到硅橡胶中，高弹性氨纶纤维的添加极大的提高了硅橡胶的力学强度和弹性，同时提高了硅橡胶的抗曲饶性，另外聚氨酯材料对硅橡胶的耐磨性有明显的改善作用，同时本专利技术采用的氨纶废丝使得废料二次回收利用，环保性大大提高。本专利技术采用疏水的气凝胶和二氧化硅粉体对硅橡胶进行补强，它们对硅橡胶的补强效果非常突出，疏水的二氧化硅粉体同亲水的二氧化硅粉体相比，在硅橡胶中具有更好的相容性和分散性，没有结构化现象，混合加工简单方便，具有周期短、生产效率高等优点。所以通过上述的改性的氨纶废丝和疏水二氧化硅粉体结合，可以得到一种高强度、高韧性、高耐磨性，低导热系数的高性能硅橡胶复合材料。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术所用的各种原料均为市售的常用试剂原料。二氧化硅气凝胶为工业级，生产厂家为深圳中凝科技有限公司，比表面积(m2/g)为500-800，气孔率大于90％，孔径为20-50nm。疏水沉淀二氧化硅，生产厂家为寿光市宝特化工有限公司，型号BT-386。疏水气相二氧化硅，生产厂家为赢创德固萨，型号R106。甲基乙烯基硅橡胶，生产厂家为上海树脂厂有限公司，型号110-2。甲基硅橡胶，生产厂家为上海树脂厂有限公司，型号107。甲基乙烯基苯基硅橡胶，生产厂家为上海树脂厂有限公司，型号108。本专利技术实施例中根据GB/T528-2009标准测定硅橡胶的拉伸强度、断裂伸长率，所用的万能试验机采用SUN500,CARDANOALCAMPO(VA)-ITALIA。本专利技术实施例中的导热系数测定按照GB10295标准进行，采用湘潭湘仪仪器有限公司生产的DRPL-III导热系数测试仪进行测试。本专利技术实施例中的磨耗性能测试是按照GB/T1689-2014标准进行，采用MH-74磨耗试验机，中国江苏江都实验机械厂。本专利技术的各实施例中所用的设备的型号及生产厂家的信息如下：密炼机，型号：S(X)M-1L-KA型，常州塑源橡塑材料科技有限公司；双辊筒炼塑机，XK-160，上海橡胶机械厂实施例1(1)改性氨纶废丝的制备：将长的氨纶废丝放入到密炼机中在高温条件下混合剪切密炼20min，密炼温度200℃，转速40r/min，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度硅橡胶复合材料，其特征在于，按照重量份数计其构成如下：硅橡胶40‑90份，改性氨纶废丝10‑60份，疏水纳米二氧化硅粉体10‑90份，硫化剂1‑2.5份，增塑剂1‑15份和脱模剂为0.1‑2份。

【技术特征摘要】
1.一种高强度硅橡胶复合材料，其特征在于，按照重量份数计其构成如下：硅橡胶40-90份，改性氨纶废丝10-60份，疏水纳米二氧化硅粉体10-90份，硫化剂1-2.5份，增塑剂1-15份和脱模剂为0.1-2份。2.权利要求1所述的高强度硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤1：按比例将改性氨纶废丝与硅橡胶在双辊筒炼塑机上混合均匀，混合过程中加入疏水纳米二氧化硅粉体、硫化剂、增塑剂和脱模剂，待全部混入均匀后，薄通3-5次，出片；步骤2：将步骤1得到的试片放到预热好的平板硫化机模具中进行硫化，平板硫化机硫化条件为硫化温度150-180℃，硫化时间5-20min，压力5-15MPa，得到高强度硅橡胶复合材料。3.如权利要求2所述的高强度硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述的硅橡胶为甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和甲基乙烯基苯基硅橡胶中的一种或两种以上组成。4.如权利要求2所述的高强度硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述的改性氨纶废丝的制备方法包括：步骤1：将长的氨纶废丝放入到密炼机中在高温条件下混合剪切密炼20-40min，密炼温度180-220℃，转速25-50r/...

【专利技术属性】
技术研发人员：高群，阳伟刚，雷曼云，欧阳春发，汤明长，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，上海威固化工制品有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31