[發明專利]一種抗靜電阻燃硅橡膠泡沫材料的制備方法

在審

• 申請號: 201410585069.5
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104387776A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 翟文濤;鄭文革;李洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C08L83/06
• 分類號: C08L83/06;C08L83/07;C08K9/06;C08K3/04;C08K5/14;C08J9/10
• 代理公司: 福州市倉山區景弘專利代理事務所(普通合伙) 35219
• 代理人: 程昭春;林祥翔

技術領域

本發明涉及硅橡膠泡沫材料的制備方法技術領域，特別是涉及一種具有抗靜電和阻燃性的硅橡膠泡沫材料的制備方法。

背景技術

硅橡膠在硫化前是一類以硅氧鍵為主鏈，硅原子側基連接甲基、苯基、乙烯基等有機基團的具有網狀結構的聚硅氧烷化合物。硅橡膠泡沫又稱海綿硅橡膠，是硅橡膠經發泡制得的多孔彈性材料。硅橡膠泡沫集硅橡膠和泡沫材料的特性于一身，不僅具有硅橡膠優異的耐高低溫、耐輻射性和化學穩定性，還具有泡沫材料的低密度、高彈性、隔音、隔熱、阻尼和減震等功能，廣泛用作推進器和機艙的填充材料以及火箭壁的絕熱材料。

然而，硅橡膠良好的絕緣性使得其在使用過程中表面容易積累電荷，產生靜電。如在印刷過程中，印刷介質的傳遞使印刷機膠輥表面由于摩擦而帶靜電，造成印刷效果不佳；飛行器在高空飛行過程與空氣摩擦產生靜電聚集于機身，對其安全著陸構成潛在威脅。同時，由于硅橡膠易燃的缺點，嚴重限制了其在電子電器及輸電線路方面的應用。目前，改善高分子材料抗靜電性的方法主要是通過在其表面涂布抗靜電劑或在其內部添加導電填料。

表面涂布抗靜電劑法雖效果較好，但其抗靜電性在使用過程中經擦拭或水洗容易失去。相比之下，內部添加導電填料的方法可以克服這種缺點。常見的導電填料主要分為碳系和金屬系兩類。碳系導電填料主要包括炭黑、石墨和碳纖維。乙炔炭黑由于其較低的體積電阻率（60Ω/cm左右），對硅橡膠綜合性能（如硅橡膠的補強，耐候性和耐磨性等）的改善效果較好，是目前制備導電硅橡膠最常用的碳系導電填料之一。例如，等張凱等人（張凱,?傅強,?譚云等.?抗靜電硅橡膠泡沫材料的研制[J].?絕緣材料,?2005,?(6):?11-17.）通過在硅橡膠中加入15%的乙炔炭黑，所制備的硅橡膠泡沫的表面電阻率達到了10⁶Ω，達到了10⁸~10⁹Ω的抗靜電指標。金屬系導電填料由于其優良的導電性能通常被用來制備高導電硅橡膠。常見的金屬導電填料有鋁粉、銅粉、銀粉、銅鍍銀等。如由鋁鍍銀所制備的高導電橡膠常用作電磁屏蔽材料。碳系導電填料的穩定性比金屬系好，在使用過程中不易氧化，還可增加導電橡膠的耐候性、耐磨性，兼作著色劑，且其來源較廣，價格較低。其缺點是在橡膠中的分散性較差，所制備的導電硅膠體積電阻率一般不大（不小于0.5Ω/cm）。相較而言，金屬系導電填料導電性較好，如純銀填充的導電硅膠體積電阻率最低可達10^-4Ω/cm，主要用于電磁屏蔽材料。缺點是密度較大，成本較高。

硅橡膠的阻燃性能的改善通常所采用的方法是添加阻燃劑、對硅橡膠的生膠進行化學改性、與阻燃型高分子材料共混。其中，添加阻燃劑是提高硅橡膠阻燃性能的一種最簡單且有效的方法。目前，常用的阻燃劑主要分為：鹵系阻燃劑、無機金屬氫氧化物阻燃劑、膨脹型阻燃劑、蒙拓土、碳納米管和石墨烯。如Guobo?Huang等人（Guobo?Huang,?Suqing?Chen,?Shouwan?Tang?et?al.?A?novel?intumescent?flame?retardant-functionalized?graphene:?nanocompositesynthesis,?characterization,?and?flammability?properties[J].?Materials?Chemistry?and?Physics,2012,?(135):938-947）將膨脹型阻燃劑聚哌嗪螺環雙膦酸鹽接枝到氧化石墨烯表面進而與乙烯醋酸乙烯嵌段共聚物（EVA）共混并進行化學還原。結果表明，石墨烯在EVA基體中分散良好且所制得的EVA/石墨烯阻燃橡膠的熱穩定性和阻燃性較純EVA得到大幅度的提高。

發明內容

針對上述技術現狀，本發明旨在提供一種抗靜電阻燃硅橡膠泡沫材料的制備方法，利用該方法能夠獲得具有良好抗靜電性、阻燃性能和力學性能的硅橡膠泡沫材料。

為了實現上述技術目的，本發明人在長期的實驗探索中針對硅橡膠泡沫抗靜電性、阻燃性能較差，以及其發泡過程中由于高含量填料加入所導致泡孔結構的破壞，力學性能較差，永久變形高等情況，選用熱還原氧化石墨烯作為抗靜電劑、阻燃劑和補強劑，通過在其表面接枝有機硅聚合物來提高其在硅橡膠中的分散，改善硅橡膠的發泡能力，促進導電網絡的形成，進而制得具有良好的抗靜電性、阻燃性和力學性能的硅橡膠/石墨烯復合泡沫材料。

具體而言，本發明所采用的技術方案為：

一種抗靜電阻燃硅橡膠泡沫材料的制備方法，以硅橡膠、發泡劑、交聯劑、催化劑和熱還原氧化石墨烯為原料，通過以下步驟制備：