本发明专利技术公开了一种高抗撕白炭黑/甲基乙烯基硅橡胶复合材料及其制备方法。所述高抗撕硅橡胶复合材料包括甲基乙烯基硅橡胶和环氧化硅橡胶100份、白炭黑30～50份、硫化剂0.05～3份，其中，甲基乙烯基硅橡胶80～99.9份，环氧化硅橡胶0.1～20份。本发明专利技术环氧化硅橡胶中环氧基可与白炭黑表面羟基反应，抑制白炭黑结构化改善分散性，同时环氧化硅橡胶能参与甲基乙烯基硅橡胶的交联，形成以白炭黑为中心的巨型刚性交联结构，在材料受到应力时通过白炭黑交联点使应力扩散，使复合材料具有高撕裂强度，制备的硅橡胶复合材料拉伸强度能达10MPa，断裂伸长率可达600％，撕裂强度可达60kN/m。撕裂强度可达60kN/m。撕裂强度可达60kN/m。
【技术实现步骤摘要】
一种高抗撕白炭黑/甲基乙烯基硅橡胶复合材料及其制备方法
[0001]本专利技术涉及高分子纳米复合材料领域，具体地说，是涉及一种高抗撕白炭黑/甲基乙烯基硅橡胶复合材料及其制备方法。
技术介绍
[0002]硅橡胶分子是主链以硅氧键为重复单元，在硅原子上连接有两个基团。普通硅胶主要连有甲基和其他基团等。由于硅氧键的键长和键能具有一定的特点，使得硅橡胶分子链相互作用小，有良好的柔性和热稳定性，有较好的耐高低温性能。Si-O键距离为1.64A，比共价半径之和(1.76A)短，暗示了Si-O键具有部分双键的特征。实际上，硅氧烷的碱性比醚的碱性低。然而，绕Si-O键轴旋转的势垒和SiOSi的线性化势垒都非常低。因此，聚硅氧烷链极其柔顺。硅橡胶由于其优异的耐低温性能、耐油及化学试剂性、生物相容性。因此可应用与多种领域，比如说航空航天、汽车、医用材料。
[0003]但由于硅橡胶分子链间相互作用力较弱，导致硅橡胶的力学性能特别是撕裂强度较低。常规制备高抗撕硅橡胶度的方法包括两种：分别是不同乙烯基硅橡胶并用或直接添加乙烯基环体的C法和采用MQ树脂补强液体硅橡胶制备的方法，采用此类方法可硅橡胶复合材料撕裂强度提高至50kN/m。但对更高撕裂强度的硅橡胶采用类似方法很难达到，但是在电子、航空、食品、卫生领域，大量的硅橡胶制品是结构复杂的小零件,要求具有较高的抗撕裂性能。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出一种高抗撕白炭黑/甲基乙烯基硅橡胶复合材料及其制备方法，得到具有高撕裂强度的复合材料。
[0005]本专利技术目的之一为提供一种高抗撕白炭黑/甲基乙烯基硅橡胶复合材料，由包含以下组分的原料硫化得到，以重量份计：
[0006][0007]优选地，所述橡胶复合材料包含：
[0008][0009]进一步地，所述100份甲基乙烯基硅橡胶和环氧化硅橡胶中，甲基乙烯基硅橡胶92～98份，环氧化硅橡胶2～8份。
[0010]其中，所述甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基摩尔分数优选为0.03～0.24％，更优选为0.13～0.20％。
[0011]所述环氧化硅橡胶的乙烯基含量高于甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量，所述环氧化硅橡胶的乙烯基摩尔分数优选≥0.2％，更优选为0.25～0.60％。
[0012]所述环氧化硅橡胶的环氧基摩尔分数优选为2.5～40％，更优选为5～20％。
[0013]所述白炭黑优选为气相法白炭黑和/或沉淀法白炭黑。
[0014]所述硫化剂可选择本领域中通常的硫化剂，优选自2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷(双二五)、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的至少一种。
[0015]本专利技术撕裂补强机理为：环氧化硅橡胶中环氧基可与白炭黑表面羟基反应，抑制白炭黑结构化，改善分散性，避免了白炭黑因分散不均匀产生大的团聚体，造成应力集中而早期破坏；更为重要的是环氧化硅橡胶既能与白炭黑产生强界面相互作用，又能参与甲基乙烯基硅橡胶的交联，从而形成以白炭黑为中心的巨型刚性交联结构。如图1所示，环氧化硅橡胶上的环氧基团与白炭黑表面会形成共价键相互作用和氢键相互作用，而且是多点相互作用。在受到外应力作用时，即是一个界面作用点由于应力集中发生破坏，其它作用点仍保持与白炭黑的强相互作用，确保大分子与纳米颗粒间的应力传递，使白炭黑的纳米增强效能得以发挥从而分散应力，使硅橡胶分子链在大应变状态下围绕这白炭黑这个刚性巨型交联点沿拉伸方向取向，从而对垂直与拉伸方向的撕裂裂口增长起到强烈阻隔作用，偏转裂纹扩展路径，消耗更多的撕裂能，从而使复合材料具备超高的撕裂强度。
[0016]本专利技术目的之二为提供所述高抗撕白炭黑/甲基乙烯基硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：将所述组分混炼、硫化得到所述橡胶复合材料。
[0017]优选地，所述制备方法包括将甲基乙烯基硅橡胶、硫化剂和白炭黑进行混炼，然后加入环氧化硅橡胶进行混炼，室温放置12～30h后返炼，硫化；
[0018]其中，混炼时间为20～50min；硫化温度为135～180℃，硫化时间为5～10min。
[0019]本专利技术制备过程中，原料组分的混合、混炼、硫化工艺可采用现有技术中通常的橡胶加工工艺。所用设备也均是现有技术中橡胶加工中的设备，比如高速搅拌混合机、密炼机、开炼机、硫化机等。
[0020]根据本专利技术的一个优选的实施方式，所述制备方法可包括：
[0021](1)称取甲基乙烯基硅橡胶、环氧化硅橡胶、白炭黑、硫化剂；
[0022](2)双棍开炼机辊温为室温，将甲基乙烯基硅橡胶在室温下经开炼机压成薄片后，将硫化剂和白炭黑分批加入，混炼均匀；
[0023](3)加入环氧化硅橡胶，混炼30min。
[0024](4)室温停放24h后返炼20min，通过平板硫化机进行样品硫化。
[0025]本专利技术制备的白炭黑/甲基乙烯基硅橡胶复合材料拉伸强度能达10MPa，断裂伸长率可达600％，撕裂强度可达60kN/m，邵A硬度达40。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的环氧化硅橡胶改性白炭黑/甲基乙烯基硅橡胶交联网络结构示意
图。
[0027]环氧化硅橡胶(EMVQ)内的环氧基可以与白炭黑(Silica)表面的羟基反应，同时还能参与甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)的交联，从而形成以白炭黑为中心的巨型刚性交联结构，硅橡胶分子链在大应变状态下围绕这白炭黑这个刚性巨型交联点沿拉伸方向取向，从而对垂直与拉伸方向的撕裂裂口增长起到强烈阻隔作用，使复合材料具备超高的撕裂强度。
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施例对本专利技术进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本专利技术的进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域技术人员根据本
技术实现思路
对本专利技术做出的一些非本质的改进和调整仍属本专利技术的保护范围。
[0029]气相法白炭黑：德国德固赛公司AEROSIL200型；
[0030]甲基乙烯基硅橡胶：东爵有机硅有限公司110-2型，乙烯基含量为0.16％；
[0031]环氧化硅橡胶为自制，制备方法按照中国专利201910003633.0(一种低成本环保制备环氧化硅橡胶的方法)中方法，分别得到环氧含量10％和乙烯基0.28％的环氧化硅橡胶、环氧含量15％和乙烯基0.25％的环氧化硅橡胶、环氧含量20％和乙烯基0.29％的环氧化硅橡胶；
[0032]其它原料均为市售所得。
[0033]实施例1
[0034](1)以重量份计，取甲基乙烯基硅橡胶110-2 97.5份，环氧含量15％的环氧化硅橡胶2.5份，气相法白炭黑40份，硫化剂(双二五)0.1份；
[0035](2)双辊开炼机辊温为室温，将甲基乙烯基硅橡胶110-2在室温下经开炼机压成薄片后，将硫化剂和白炭黑分批加入，混炼均匀30min；
[0036](3)加入环氧化硅橡胶，混炼时间为30min；
[0037](4)室温停放2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高抗撕白炭黑/甲基乙烯基硅橡胶复合材料，其特征在于所述橡胶复合材料由包含以下组分的原料硫化得到，以重量份计：甲基乙烯基硅橡胶和环氧化硅橡胶
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100份，其中，甲基乙烯基硅橡胶80～99.9份，环氧化硅橡胶0.1～20份；白炭黑
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30～50份；硫化剂
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0.05～3份。2.根据权利要求1所述的白炭黑/甲基乙烯基硅橡胶复合材料，其特征在于所述橡胶复合材料由包含以下组分的原料硫化得到，以重量份计：甲基乙烯基硅橡胶和环氧化硅橡胶
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100份，其中，甲基乙烯基硅橡胶90～98份，环氧化硅橡胶2～10份；白炭黑
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35～45份；硫化剂
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0.1～1份。3.根据权利要求1所述的白炭黑/甲基乙烯基硅橡胶复合材料，其特征在于：甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基摩尔...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢咏来，张立群，乔治刚，赵秀英，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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