[發明專利]硅橡膠組合物

有效

• 申請號: 201410721034.X
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104497573A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 邱東;張新萍;張志杰;趙云峰;謝玥
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L83/06;C08L83/07;C08L83/08;C08K9/06;C08K3/36;C08F230/08
• 代理公司: 北京慶峰財智知識產權代理事務所(普通合伙) 11417
• 代理人: 劉元霞

技術領域

本發明涉及一種硅橡膠組合物，具體涉及一種含有復合顆粒填料的硅橡膠組合物，更具體涉及一種含有有機無機雜化納米復合顆粒填料的硅橡膠組合物。

背景技術

硅橡膠是一種分子主鏈為-Si-O-側基為有機基團的特種合成橡膠，具有耐高低溫、耐天候、耐臭氧、耐輻射、耐絕緣性、生物相容性好等優異性能，在航天航空、電子電器、汽車制造、醫療衛生等領域得到了廣泛應用。但是未經補強的硅橡膠的物理機械性能很差，只有0.3MPa左右，沒有實際的使用價值。為了滿足硅橡膠的使用條件必須進行補強，常用的補強劑是SiO₂。

由于SiO₂在橡膠中有類似于炭黑的補強性能，故稱之為白炭黑。白炭黑是一種白色、多孔性、高分散、無毒無味、輕質微細粉狀物，一般產品相對密度為2.319～2.653，耐高溫，熔點為1750℃。此外，白炭黑微粒直徑很小，一次顆粒直徑大約在10～1000nm范圍內，故比表面積大，具有很好的補強作用。白炭黑表面Si-OH基團具有很強的活性，從而使白炭黑表面較容易被改性。但是，白炭黑內部和外表面的活性硅羥基可吸附水，使其呈現極強的親水性，在聚合物基體中難以濕潤和分散，相容性較差；而且，由于其表面存在羥基，表面能較高，聚集體總傾向于團聚。如果直接添加，會造成其在基體中分散不均，而且粒徑大者還會成為材料中的應力集中點，成為材料中的薄弱環節，從而影響到白炭黑補強等各方面應用性能。這些弊端不但限制了其在聚合物中的添加量，而且還嚴重影響制品性能。作為無機相的納米SiO₂顆粒如何在作為有機相的聚合物基體中均勻分散，至今還是一個具有挑戰性的課題。

通常的解決辦法是對SiO₂顆粒的表面進行改性，消除或減少SiO₂顆粒表面羥基的數量，使顆粒由親水變為疏水，以改善無機SiO₂顆粒填料與聚合物基體的親合性、相容性，以及加工流動性、分散性，還可以提高填料-聚合物相界面之間的結合力，使復合材料的綜合性能得到顯著的提高。近年來，隨著聚合物復合材料的迅猛發展，無機填料的表面改性技術也受到了前所未有的關注。

改性可分為化學改性和物理改性。利用各種表面改性劑或化學反應而對SiO₂顆粒填料進行表面改性的方法，通稱為化學法。化學改性主要包括輻照接枝聚合改性、表面包覆聚合物改性法、偶聯劑改性法、原子轉移自由基聚合改性法、穩定自由基聚合改性法以及活性陰離子聚合改性法等。盡管化學改性能夠在一定程度上改善SiO₂顆粒填料在聚合物基體中的分散性和相容性，但是這些方法通常難以引發顆粒表面含有的結合羥基，而且改性劑消耗量大，操作條件嚴格，設備要求較高，因而造成產品成本較高；此外，其產品后處理過程往往十分復雜，而且會造成有機溶劑污染。物理改性比化學改性簡單，它是采用粉碎、磨擦等方法，利用機械應力對顆粒進行表面激活，改變其表面的晶體結構，使分子晶格發生位移、內能增大等，以對其進行表面改性。盡管物理改性法過程簡單，但是，該法技術復雜、成本較高，而且效果不是十分明顯，還基本處在研究實驗階段。鑒于以上原因，引入一種能夠在硅橡膠中具有良好的分散性和相容性，并且還能賦予硅橡膠優異的力學性能和熱學性能的疏水白炭黑填料十分必要。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種含有復合顆粒填料的硅橡膠組合物，所述填料無需進一步改性，就能在硅橡膠中具有良好的分散性和相容性，同時還能賦予硅橡膠優異的力學性能和熱學性能。

本發明通過如下技術方案實現：

一種硅橡膠組合物，其含有硅橡膠基體和復合顆粒填料，所述填料為具有樹莓狀有機無機復合結構的SiO₂-聚合物納米復合顆粒，其具有疏水的含硅聚合物部分和親水的SiO₂顆粒部分，SiO₂顆粒鑲嵌于聚合物表面，并有部分裸露在外。

根據本發明，所述復合顆粒中的含硅聚合物部分是由原料中的帶雙鍵的硅烷偶聯劑聚合得到的。

根據本發明，所述復合顆粒可以是實心結構，也可以是空心結構。

根據本發明，所述復合顆粒的平均粒徑約為10-2000納米。

根據本發明，所述硅橡膠包括優選具有下式的一種或多種聚硅氧烷聚合物：