一种碳纳米管改性硅橡胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种碳纳米管改性硅橡胶材料，包括以下重量组分：马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶100份、氨基化二氧化硅包裹碳纳米管1

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管改性硅橡胶材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及硅橡胶的
，具体涉及一种碳纳米管改性硅橡胶材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]橡胶是一种高弹性的高分子化合物，有橡胶状弹性、粘弹性、减震缓冲的作用、对温度依赖大、具有电绝缘性、硬度低、柔软性好。橡胶的种类分为天然橡胶、硅橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶等等。
[0003]硅橡胶以其无毒、无味、耐高低温等优良性能，广泛应用于航空航天、化工、农业、医疗、电力电子等行业，硅橡胶保护套是以高温硫化橡胶为主要原材料，经模压硫化成型工艺而生产出来的硅橡胶制品，质地柔软、有弹性、根据硅胶套的厚薄程度，具有一定的缓冲作用，常被用作机械零部件的保护套，可以防止其意外跌落或者磨损。
[0004]碳纳米管是六边形碳原子网格卷成的中空管体，独特的结构使得碳纳米管具有很多优秀的力学特性、热性能和耐强酸强碱的特性，与传统的橡胶填料相比，碳纳米管具有比表面积大，强度高，韧性好和密度低的优点，是一种理想的橡胶填料，但是碳纳米管和橡胶直接增强橡胶后，其中碳纳米管具有导电性能，容易导致机械零部件发生电路击穿，所以，碳纳米管改性的硅橡胶的绝缘性能亟需研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种碳纳米管改性硅橡胶，包括以下重量组分：马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶100份、氨基化二氧化硅包裹碳纳米管1
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4份、四氢呋喃溶剂50
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100份、含氢硅油30
‑
50份、金属催化剂3
‑r/>8份、二巯基苯并噻唑助剂3
‑
8份，所述的马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶与氨基化二氧化硅包裹碳纳米管发生开环反应交联在一起。
[0006]一种碳纳米管改性硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)碳纳米管在硫酸和硝酸的混合物中氧化得到分散溶液，然后用去离子水彻底清洗，直到除去过量的酸，随后干燥、研磨，得到改性碳纳米管粉末，将改性碳纳米管粉末和硅酸四乙酯超声分散在氨水中，然后过滤，并在一定温度下干燥得到前驱体，将前驱体在氮气气氛下于一定温度下加热，得到二氧化硅包裹碳纳米管；
[0008](2)向烧杯中加入二氧化硅包裹碳纳米管、N,N
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二甲基甲酰胺、对苯二异氰酸酯，在氮气氛围中，进行异氰酸酯化反应，过滤溶剂，洗涤产物，得到异氰酸酯基二氧化硅包裹碳纳米管；向体积比为10:20的N,N
‑
二甲基甲酰胺和去离子水混合溶剂中，加入异氰酸酯基二氧化硅包裹碳纳米管，均匀分散后进行氨基化反应，过滤溶剂，洗涤产物，得到氨基化二氧化硅包裹碳纳米管；
[0009](3)将甲基乙烯基硅橡胶干燥处理去除水分后和马来酸酐搅拌共混均匀加入到混炼机中熔融共混，制备得到马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶；
[0010](4)称取相应重量组分的马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶、氨基化二氧化硅包裹
碳纳米管、四氢呋喃溶剂、含氢硅油、金属催化剂、助剂二巯基苯并噻唑，经过高速搅拌共混后脱泡，移入模具，加热硫化，制得碳纳米管改性硅橡胶材料。
[0011]优选的，所述步骤(1)中硫酸和硝酸混合物中硫酸和硝酸的体积比是3∶1，氧化温度是60
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65℃，氧化时间是4
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5h。
[0012]优选的，所述步骤(1)中改性碳纳米管粉末和硅酸四乙酯的质量比是1
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2：7
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8，干燥温度为50
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60℃，前驱体在氮气气氛下于550
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600℃加热5
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5.5h。
[0013]优选的，所述步骤(2)中二氧化硅包裹碳纳米管和对苯二异氰酸酯的质量比为10:120
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150，酯化反应温度为35
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50℃，反应时间为40
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45h。
[0014]优选的，所述步骤(3)中甲基乙烯基硅橡胶、马来酸酐的质量比为100:3
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8，熔融共混温度为165
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180℃，熔融共混时间为7
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12min。
[0015]优选的，所述步骤(4)中的搅拌工艺：首先400
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500rpm搅拌5
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8min，然后1500
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2000rpm搅拌10
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15min，最后2500
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3000rpm搅拌10
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15min，硫化工艺：在平板硫化机中，硫化温度为150
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170℃，压力为12
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14.5MPa，硫化时间为8
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10min。
[0016]本专利技术的反应机理和有益效果是：
[0017](1)一种碳纳米管改性硅橡胶材料及其制备方法，先对碳纳米管粉末进行酸处理改性，改性碳纳米管粉末和硅酸四乙酯反应制得二氧化硅包裹碳纳米管，对二氧化硅包裹碳纳米管先进行异氰酸酯化处理，再氨基化处理得到氨基化二氧化硅包裹碳纳米管，马来酸酐与甲基乙烯基硅橡胶发生Diels
‑
Alder双烯合成反应制得马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶，氨基化二氧化硅包裹碳纳米管与马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶发生开环反应交联在一起，经过硫化，制得碳纳米管改性硅橡胶材料。
[0018](2)一种碳纳米管改性硅橡胶材料及其制备方法，碳纳米管是导电材料，纯碳纳米管与硅橡胶制成复合材料，用作机械零部件的保护套会发生电路击穿，容易造成火灾危险，二氧化硅是绝缘材料，二氧化硅包裹碳纳米管与甲基乙烯基硅橡胶硫化后制备的硅橡胶材料是绝缘的，所以制备出机械零部件的保护套也是绝缘的，不会发生电路击穿，可以杜绝危险的发生。
[0019](3)一种碳纳米管改性硅橡胶材料及其制备方法，碳纳米管与硅橡胶的界面相容性不好，二氧化硅包裹碳纳米管后与硅橡胶的界面相容性变强，二氧化硅包裹碳纳米管具有优异的机械性能，并且二氧化硅包裹碳纳米管可以在增强硅橡胶材料机械性能的同时实现绝缘。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步说明，以下实施例旨在说明本专利技术而不是对本专利技术的进一步限定。以下实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所有原料均为通用材料。
[0021]实施例1
[0022]一种碳纳米管改性硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
[0023](1)碳纳米管在硫酸和硝酸的体积比是3∶1的混合物中在60℃氧化4h得到分散溶液，然后用去离子水彻底清洗，直到除去过量的酸，随后干燥、研磨，得到改性碳纳米管粉末，称取1g改性碳纳米管粉末和7g硅酸四乙酯超声分散在氨水中，然后过滤，并在50℃下干
燥，将前驱体在氮气气氛下于550℃下加热5h，得到二氧化硅包裹碳纳米管；
[0024](2)向烧杯中加入10g二氧化硅包裹碳纳米管、120g对苯二异氰酸酯、150ml的N,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管改性硅橡胶材料，其特征在于，包括以下重量组分：马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶100份、氨基化二氧化硅包裹碳纳米管1
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4份、四氢呋喃溶剂50
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100份、含氢硅油30
‑
50份、金属催化剂3
‑
8份、二巯基苯并噻唑助剂3
‑
8份，所述的马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶与氨基化二氧化硅包裹碳纳米管发生开环反应交联在一起。2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管改性硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)碳纳米管在硫酸和硝酸的混合物中氧化得到分散溶液，然后用去离子水彻底清洗，直到除去过量的酸，随后干燥、研磨，得到改性碳纳米管粉末，将改性碳纳米管粉末和硅酸四乙酯超声分散在氨水中，然后过滤，并在一定温度下干燥得到前驱体，将前驱体在氮气气氛下于一定温度下加热，得到二氧化硅包裹碳纳米管；(2)向烧杯中加入二氧化硅包裹碳纳米管、N,N
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二甲基甲酰胺、对苯二异氰酸酯，在氮气氛围中，进行异氰酸酯化反应，过滤溶剂，洗涤产物，得到异氰酸酯基二氧化硅包裹碳纳米管；向体积比为10:20的N,N
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二甲基甲酰胺和去离子水混合溶剂中，加入异氰酸酯基二氧化硅包裹碳纳米管，均匀分散后进行氨基化反应，过滤溶剂，洗涤产物，得到氨基化二氧化硅包裹碳纳米管；(3)将甲基乙烯基硅橡胶干燥处理去除水分后和马来酸酐搅拌共混均匀加入到混炼机中熔融共混，制备得到马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶；(4)称取相应重量组分的马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶、氨基化二氧化硅包裹碳纳米管、四氢呋喃溶剂、含氢硅油、金属催化剂、助剂二巯基苯并噻唑，经过高速搅拌共混后脱泡，移入模具，加热硫化，制得碳纳米管改性硅橡胶材料。3.根据权利要求2所述的一种碳纳米管改性硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中硫酸和硝酸混合物中硫酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：许其军，刘庚秀，许其福，
申请(专利权)人：深圳市思汇恒实业有限公司，
类型：发明
国别省市：