[發明專利]一種具有開孔結構的橡膠泡沫材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310331296.0
• 申請日: 2013-08-01
• 公開（公告）號: CN103419371A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 廖霞;徐浩;何云川
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B29C67/20
• 分類號: B29C67/20;B29B7/00;B29C35/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于發泡聚合物材料加工領域，特別涉及具有開孔結構的橡膠泡沫材料及其制備方法。

背景技術

開孔泡沫材料是指內部泡孔相互連通的泡沫材料，這種相互連通的泡孔結構使得開孔泡沫材料具有許多特殊的用途。其中開孔型硅橡膠泡沫材料不僅具有泡沫材料所具有的隔音、減震、隔熱、密封等功能，還具有硅橡膠的耐高溫和高電熱絕緣性能，在電子工業、石油化工、航空航天、醫學等領域都有著廣泛的應用【李正喜，張建軍，醫用泡沫硅橡膠制備方法及醫用植入假體，公開號CN?101199867A】。制備開孔型硅橡膠泡沫材料通常采用的是溶析成孔法【劉道龍，劉鵬波，徐聞，開孔型泡沫硅橡膠材料的制備及力學性能研究，塑料工業，2006，34,98-102】。該方法通過加入惰性致孔劑制備泡沫硅橡膠材料，孔隙度及開孔率都由致孔劑的用量、形狀決定，所制備的泡沫材料密度均勻，泡孔大小可控，但是通過溶析成孔制備泡沫材料的工藝過程比較復雜，浪費原料而且生產效率比較低。傳統的化學發泡具有反應速度快，周期短等優點，在硅橡膠泡沫材料的生產過程中有著廣泛的應用，但是存在著硫化速度與發泡速度相互匹配這一關鍵因素，中國專利CN102093718A針對現有技術的不足提供了一種低密度、高開孔率硅橡膠泡沫材料的制備方法，特點在于對硅橡膠材料進行兩段硫化，制得的硅橡膠泡沫材料密度低、開孔率高，從而使硅橡膠泡沫材料能夠在更廣的領域內得到應用。但是這種方法依舊存在著孔徑大，泡孔結構不易控制等缺點，并且一部分的成孔劑會殘留在橡膠中，影響橡膠的力學性能和使用性能。

制備天然橡膠泡沫材料通常采用化學發泡法【周洋，彭宗林，姜述芹，發泡劑Ｈ的活化機理及其對天然橡膠發泡的影響，橡膠工業，2012，59，408-414】，但是泡孔以閉孔為主，而且化學發泡的方法還存在污染環境的問題，所以隨著對環境保護、產品回收利用等要求的提高，以CO₂、N₂等物理發泡劑為主的發泡方法得到了廣泛的重視，其中以超臨界CO₂的應用最為廣泛，目前用利用超臨界二氧化碳進行發泡的聚合物主要是熱塑性塑料，而在彈性體上的應用則相對較少，中國專利CN102010517A提供了一種超臨界二氧化碳技術制備硅橡膠泡沫材料的方法，得到開孔率較低的硅橡膠泡沫材料。以上幾篇文獻所報道的制備橡膠泡沫材料的方法存在以下缺點：（1）溶析成孔法中的致孔劑的去除需要在溶劑中多次浸泡，操作過程過于復雜；（2）化學發泡的方法存在環境污染，泡孔孔徑大，泡孔結構不易控制等缺點，并且一部分的發泡劑會殘留在橡膠中，影響橡膠的使用性能。目前將超臨界二氧化碳技術應用到橡膠發泡中的研究相對較少，而利用該技術來制備高開孔率的橡膠泡沫材料更是當前研究的技術難題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種利用超臨界二氧化碳制備開孔結構的橡膠泡沫材料的方法，所述方法無需使用化學致孔劑、綠色環保，且工藝簡單，根據本發明所述方法制備的產品泡孔分布均勻且發泡材料無雜質殘留，從而擴大橡膠材料的應用范圍。

本發明的目的采用以下技術措施實現，其中所述原料份數除特殊說明外，均為重量份數。

一種具有開孔結構的橡膠泡沫材料的制備方法，工藝步驟如下：

（1）橡膠的制備

??????????將橡膠100份，補強填料10~48份，結構控制劑2~4份，硫化劑1~3份在密煉機中混煉制得混煉膠，混煉時間以各組分混合均勻為限，再將其在平板硫化機上進行預硫化定型得到具有較低硫化程度的橡膠薄片樣品；

?（2）橡膠材料的發泡

??????????將上述的橡膠膠片置于高壓反應釜中，通入用于發泡的氣體并升溫、加壓至所述氣體的超臨界點以上將其轉變為超臨界流體，并在一定的溫度和壓力下飽和滲透一段時間，然后快速卸壓，并將取出的發泡樣品置于鼓風烘箱中進行完全硫化處理，從而得到具有開孔結構的橡膠泡沫材料。

上述方法中，橡膠為甲基乙烯基硅橡膠、二甲基硅橡膠、甲基苯基乙烯基硅橡膠、天然橡膠中的任一種。

上述方法中，補強填料為氣相法白炭黑、沉淀法白炭黑、碳酸鈣、硅藻土、高嶺土中的任意一種。

上述方法中，結構控制劑為羥基硅油、二苯基硅二醇、八甲基環四硅氧烷、六甲基二硅氮烷或硅烷偶聯劑中的任意一種。

上述方法中，硅橡膠的硫化劑為過氧化二異丙苯（DCP）、過氧化二苯甲酰（BPO）、過氧化苯甲酸叔丁酯（TBBP）、含乙烯基聚硅氧烷、硫磺硫化體系中的至少一種。