[發明專利]碳納米管接枝籠型倍半硅氧烷改性硅橡膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201310636377.1
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN103627180A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 鄭俊萍;吳亞玲;白雨蓮;張祥;汪浩
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08K13/06;C08K9/06;C08K7/00;C08K3/04;C08K3/36;C08K5/5445;B29C43/58
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明屬于橡膠材料領域，更加具體地說，涉及到一種改善高溫硫化硅橡膠耐熱性能的方法。

背景技術

硅橡膠（SR）生膠，即線性聚硅氧烷，是以Si-O交替為主鏈，側基為有機基團的線型半無機高分子，可以通過交聯成為橡膠狀彈性體。SR具有很多優異的性能，如耐熱性、耐寒性、電絕緣性等，作為一種特種合成橡膠，它已在航空航天、國防軍工、電子電氣等國民經濟領域得到了廣泛的應用。隨著我國航空航天以及國防軍事事業的不斷發展，對于材料的要求越來越高，特別是對于一些應用于極端條件（如高、低溫度，強輻照等）下具有一定功能性的高性能材料的需求日益增長。為了使硅橡膠適應更為苛刻的高溫環境，提高硅橡膠熱穩定性的研究被廣泛開展。

人們在提高硅橡膠熱穩定性方面已經做了很多研究，提高硅橡膠的熱穩定性有許多方法，加入耐熱添加劑可以說是最為簡便有效的方法。通過阻止其側基有機基的熱氧化，從而提高硅橡膠的熱穩定性。層狀硅酸鹽、聚合物、金屬和金屬氧化物等均可以作為耐熱添加劑來提高硅橡膠的熱穩定性。目前，碳納米管因其優異性能引起大家的廣泛關注，有望成為改善硅橡膠熱穩定性的新型耐熱添加劑，碳納米管于提高硅橡膠熱穩定性方面具有研究價值。

碳納米管(CNTs)自1991年在日本電子公司(NEC)被發現以來，得到了大家的廣泛關注,它和其它的納米粒子一樣具有獨特的表面效應、小尺寸效應以及量子尺寸效應，獨特的中空管狀結構又賦予了其優異的力學、磁學、熱學等方面的性能。碳納米管具有極高的強度、彈性模量和韌性。碳納米管具有獨特的導電性、很高的熱穩定性和本征遷移率。應用已涉及到氣體傳感器、納米電子器件、電學材料、貯氫材料和復合材料增強相等多方面。近年來，有關CNTs與硅橡膠復合材料的研究主要集中在力學、光電以及導熱方面，而對于熱穩定性的研究比較少見。經對現有技術文獻技術檢索發現Katihabwa等在《Journal?of?Reinforced?Plastics?and?Composites》2011年第30期第1007-1014頁上發表‘Multi-walled?carbon?nanotubes/silicone?rubber?nanocomposites?prepared?by?high?shearmechanical?mixing（高剪切機械混合制備多壁碳納米管/硅橡膠復合材料）該文對CNTs含量對硅橡膠熱穩定性的影響做了系統的研究，通過老化前后復合材料試樣的力學性能以及TGA等手段發現隨著CNTs含量從1wt%逐漸增加到20wt%，硅橡膠的熱穩定性、老化后力學性能以及導熱性能均有所增加。

發明內容

本發明的技術目的在于克服現有技術的不足，提供碳納米管接枝籠型倍半硅氧烷改性硅橡膠及其制備方法。為了改善硅橡膠（SR）的耐熱性，本發明首先將CNTs進行表面修飾，在其表面接枝多面體倍半硅氧烷（Polyhedral?Oligomeric?Silsesquioxane，簡稱POSS），然后將其與SR進行復合，提高SR的熱氧穩定性。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

碳納米管接枝籠型倍半硅氧烷改性硅橡膠及其制備方法，按照下述步驟進行：

步驟1，將100重量份硅橡膠生膠在溫度40—50℃的雙輥上，混煉2—5min，使SR生膠均勻粘輥；

步驟2，依次加入10—50重量份白炭黑、1—15重量份六甲基二硅氮烷、0.1—3重量份多乙烯基硅油，1—5重量份碳納米管接枝籠型倍半硅氧烷（CNTs-POSS）和0.1—1重量份2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧化己烷，混煉10—15min，將膠料混煉均勻獲得混煉膠；

步驟3，將步驟2制備的混煉膠裝入模具中，溫度為180±1℃，壓力10—12MPa的條件下熱壓9—12min硫化成型，冷卻后得到硫化膠片。

其中在所述步驟1中，優選在在溫度40—45℃的雙輥上，混煉3—5min，所述硅橡膠生膠為甲基乙烯基硅橡膠；

在所述步驟2中，優選20—40重量份白炭黑、5—10重量份六甲基二硅氮烷、1—2重量份多乙烯基硅油，2—4重量份碳納米管接枝籠型倍半硅氧烷（CNTs-POSS）和0.2—0.8重量份2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧化己烷