一种改性碳纳米管的制备方法及硅橡胶基胶组合物技术

本发明专利技术提供一种改性碳纳米管的制备方法及硅橡胶基胶组合物，涉及硅橡胶技术领域。改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：S1、将羟基化碳纳米管采用含仲氨基硅烷偶联剂进行处理，获得仲胺化碳纳米管；S2、将仲胺化碳纳米管与多异氰酸酯进行反应，获得异氰酸酯改性碳纳米管；S3、将异氰酸酯改性碳纳米管与双端氨基乙烯基聚硅氧烷进行反应，获得改性碳纳米管。硅橡胶基胶组合物，按重量份数计，原料组分包括：100份甲基乙烯基硅橡胶生胶、0.1

【技术实现步骤摘要】
一种改性碳纳米管的制备方法及硅橡胶基胶组合物


[0001]本专利技术属于硅橡胶
，涉及一种改性碳纳米管的制备方法及硅橡胶基胶组合物。

技术介绍

[0002]硅橡胶具有耐高低温、惰性等性能。在有些应用中，需要硅橡胶具有抗静电效果。在硅橡胶中加入碳纳米管(单臂碳纳米管SWNT或多臂碳纳米管MWNT)可以赋予硅橡胶较好的抗静电效果。由于硅橡胶与碳纳米管的相容性较差，需要对碳纳米管进行表面改性以提高与硅橡胶的相容性。不同的改性方法赋予碳纳米管不同的性能，也导致了加入硅橡胶中后改性硅橡胶的性能不同。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种改性碳纳米管的制备方法。
[0004]本专利技术还提供一种硅橡胶基胶组合物。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将羟基化碳纳米管采用含仲氨基硅烷偶联剂进行处理，获得仲胺化碳纳米管；
[0008]S2、将步骤S1获得的仲胺化碳纳米管与多异氰酸酯进行反应，获得异氰酸酯改性碳纳米管；
[0009]S3、将步骤S2获得的异氰酸酯改性碳纳米管与双端氨基乙烯基聚硅氧烷进行反应，获得所述改性碳纳米管。
[0010]优选的，步骤S1中所述羟基化碳纳米管与所述含仲氨基硅烷偶联剂的重量比为1:0.01
‑
0.5。
[0011]优选的，步骤S1中所述含仲氨基硅烷偶联剂选自通式R1NH(CH2)
>m
Si(OR2)3或N,N
‑
双
‑
(三乙氧基硅丙基)亚胺，其中R1选自C1
‑
C4烷基、C5
‑
C12环烷基或C6
‑
C14芳香基，R2选自C1
‑
C4烷基，m＝2
‑
8。
[0012]优选的，步骤S2中所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯、二甲基异唑四异氰酸酯和L
‑
赖氨酸三异氰酸酯中的一种或几种。
[0013]优选的，步骤S2中所述多异氰酸酯选自多异氰酸酯预聚体，异氰酸酯含量不低于5wt％。
[0014]优选的，步骤S2中所述仲胺化碳纳米管中仲氨基摩尔数与所述多异氰酸酯摩尔数的比例为1:1
‑
2。
[0015]优选的，步骤S3中所述异氰酸酯改性碳纳米管中异氰酸酯基团摩尔数与所述双端氨基乙烯基聚硅氧烷中氨基摩尔数的比例为1:0.8
‑
1.8。
[0016]优选的，步骤S3中所述双端氨基乙烯基聚硅氧烷选自双端伯氨基乙烯基聚硅氧烷和双端仲氨基乙烯基聚硅氧烷中的一种或几种，其中乙烯基位于所述双端氨基乙烯基聚硅氧烷的侧链。
[0017]一种硅橡胶基胶组合物，按重量份数计，原料组分包括：100份甲基乙烯基硅橡胶生胶、0.1
‑
13份上述任一项实施方案所述的制备方法制备获得的改性碳纳米管、0
‑
120份气相法白炭黑和0
‑
10份结构化助剂。
[0018]优选的，所述改性碳纳米管的重量份数为0.5
‑
10份。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]1、本申请采用聚硅氧烷作为碳纳米管的改性剂，使得碳纳米管表面接枝聚硅氧烷，聚硅氧烷侧链的乙烯基可以参与硅橡胶的硫化，使得碳纳米管可以稳定的分散在硅橡胶中，赋予硅橡胶稳定的抗静电性能和较高的强度。
[0021]2、本申请的改性碳纳米管中具有较多的聚脲结构，聚脲结构具有较高的极性，与低极性的聚硅氧烷结构产生硬段和软段的微相分离，进一步提高了硅橡胶的力学强度和抗撕裂性能。
[0022]3、本申请先采用含仲氨基硅烷偶联剂对碳纳米管进行表面修饰，在碳纳米管引入仲氨基，再与多异氰酸酯反应，在碳纳米管表面引入较多的异氰酸酯基团，与双端氨基乙烯基聚硅氧烷的氨基进行反应，碳纳米管表面被较多的聚脲基团以及聚硅氧烷包覆，聚硅氧烷提供了与硅橡胶的相容性以及反应性，聚脲结构进一步提高了硅橡胶的力学强度和抗撕裂性能。
具体实施方式
[0023]以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。
[0024]本专利技术一方面提出一种改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：
[0025]S1、将羟基化碳纳米管采用含仲氨基硅烷偶联剂进行处理，获得仲胺化碳纳米管；
[0026]S2、将步骤S1获得的仲胺化碳纳米管与多异氰酸酯进行反应，获得异氰酸酯改性碳纳米管；
[0027]S3、将步骤S2获得的异氰酸酯改性碳纳米管与双端氨基乙烯基聚硅氧烷进行反应，获得本申请的改性碳纳米管。
[0028]本申请一个优选的实施例中，步骤S1中羟基化碳纳米管与含仲氨基硅烷偶联剂的重量比为1:0.01
‑
0.5。本申请中，羟基化碳纳米管可以从市售直接获得，可以是羟基化单臂碳纳米管(HO
‑
SWNT)或羟基化多臂碳纳米管(HO
‑
MWNT)。HO
‑
SWNT的平均直径可以是1
‑
10nm，平均长度可以是1
‑
50μm，羟基含量可以是1
‑
8wt％；HO
‑
MWNT的平均外径可以是5
‑
20nm，平均内径可以是1
‑
8nm，平均长度可以是1
‑
80μm，羟基含量可以是1
‑
8wt％。举例的，羟基化碳纳米管与含仲氨基硅烷偶联剂的重量比可以是1:0.01、1:0.05、1:0.1、1:0.15、1:0.2、1:0.25、1:0.28、1:0.3、1:0.33、1:0.35、1:0.4、1:0.42、1:0.45、1:0.5等。仲胺化碳纳米管表面的仲氨基只有一个活泼氢，可以只与一个异氰酸酯基团反应，使得多异氰酸反应后还剩余至少一个异氰酸酯基团，可以继续进行后续的反应。
[0029]本申请一个优选的实施例中，步骤S1中含仲氨基硅烷偶联剂选自通式R1NH(CH2)
m
Si(OR2)3或N,N
‑
双
‑
(三乙氧基硅丙基)亚胺，其中R1选自C1
‑
C4烷基、C5
‑
C12环烷基或C6
‑
C14芳香基，R2选自C1
‑
C4烷基，m＝2
‑
8。本申请中，C5
‑
C12环烷基是指C5
‑
C12环烷基及其衍生物，比如环己基、甲基取代环己基等。C6
‑
C14芳香基是指C6
‑
C14芳香基及其衍生物，比如苯基、甲基取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性碳纳米管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将羟基化碳纳米管采用含仲氨基硅烷偶联剂进行处理，获得仲胺化碳纳米管；S2、将步骤S1获得的仲胺化碳纳米管与多异氰酸酯进行反应，获得异氰酸酯改性碳纳米管；S3、将步骤S2获得的异氰酸酯改性碳纳米管与双端氨基乙烯基聚硅氧烷进行反应，获得所述改性碳纳米管。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述羟基化碳纳米管与所述含仲氨基硅烷偶联剂的重量比为1:0.01
‑
0.5。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述含仲氨基硅烷偶联剂选自通式R1NH(CH2)
m
Si(OR2)3或N,N
‑
双
‑
(三乙氧基硅丙基)亚胺，其中R1选自C1
‑
C4烷基、C5
‑
C12环烷基或C6
‑
C14芳香基，R2选自C1
‑
C4烷基，m＝2
‑
8。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯、二甲基异唑四异...

【专利技术属性】
技术研发人员：管其元，
申请(专利权)人：管其元，
类型：发明
国别省市：