[發明專利]基于增材制造技術制備硅橡膠多孔材料的方法

有效

• 申請號: 201610063942.3
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105599311B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 余鳳湄;耿呈楨;蘆艾;趙秀麗;劉小兵;雷衛華;張倩;李野
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: B29C67/20
• 分類號: B29C67/20;B29C35/02;C08L83/06;C08L83/07;C08L83/04;C08K3/36
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所51213
• 代理人: 袁辰亮

技術領域

本發明涉及高分子材料加工領域，具體涉及一種基于增材制造(3D打印)技術制備硅橡膠多孔材料的方法。

背景技術

硅橡膠多孔材料將硅橡膠與泡沫材料的特性集于一體，不但具有硅橡膠優良的耐高低溫性能、耐輻射性能、化學穩定性以及電氣絕緣性等，還具有泡沫材料的輕質高強、隔音、隔熱以及阻尼等性能，因而作為阻尼減振材料、隔音隔熱材料、精密器件包裝材料等在航空航天、先進武器以及電子工業等高技術領域得到了越來越廣泛的重要應用。

目前，硅橡膠多孔材料的制備方法最常用的有溶析成孔法和化學發泡法，其中溶析成孔法是將成孔劑預埋于混煉膠中，待硫化后用水等溶劑將成孔劑溶解析出，制備工藝復雜，生產效率低，硫化過程中成孔劑也很難保持穩定的形態和尺寸，同時成孔劑有可能殘留在基體中，影響材料性能；化學發泡法主要有兩種，一種是利用羥基封端的聚二甲基硅氧烷生膠與含Si-H鍵的交聯劑在交聯反應中釋放的氫氣形成泡孔，另一種則是將在高溫下可分解產生氣體的化學發泡劑均勻分散在混煉膠中，在高溫硫化的過程中，化學發泡劑分解產生氣體從而形成泡孔，通過化學發泡法制備硅橡膠多孔材料時，交聯反應與發泡反應同時進行，泡孔結構、尺寸以及分布都很難控制，同時，化學發泡劑的殘留會影響材料性能，而部分化學發泡劑分解產生的氣體對環境也有不利的影響。無論通過溶析成孔法還是化學發泡法，得到的硅橡膠泡沫材料的泡孔結構存在很大的隨機性，因此難以通過上述方法實現對泡孔結構的精確控制，從而使其性能調控很難通過泡孔結構的精確控制來實現，越來越難以滿足高新技術發展的需求。而近年來發展迅速的增材制造(又稱3D打印)技術，則使采用傳統加工方法難以實現的結構和功能成為可能，增材制造的基本原理在于“分層制造，逐層疊加”，通過滿足增材技術要求的設備，將一層層的材料堆疊成目標實體。目前，在熱塑性材料領域，已有商業化的3D打印設備和適用于3D打印成型的材料，而對于硅橡膠等熱固性彈性體材料的3D打印，目前尚無成熟的技術。

發明內容

本發明提供了一種基于增材制造技術制備硅橡膠多孔材料的方法，以克服現有技術存在的缺陷，滿足相關領域對硅橡膠多孔材料的需要。

本發明采用以下技術方案：

一種基于增材制造技術制備硅橡膠多孔材料的方法，所述的方法包括以下步驟：

步驟一、混合制備基礎膠料

將按重量份數計算的100份硅橡膠生膠，0～80份填料，0.5～15份交聯劑，0.1～3.0份催化劑，0～1.5份抑制劑混合攪拌均勻得到基礎膠料；

步驟二、基礎膠料脫泡處理

將步驟一得到的基礎膠料裝于膠料直寫設備的料筒中，用封蓋密封料筒的出料口，然后將料筒置于脫泡機中進行脫泡；

步驟三、硅橡膠多孔材料的預成形

將料筒與膠料直寫設備的壓力驅動閥連接，并將料筒固定在多軸移動平臺上，將料筒上的封蓋用一定直徑的擠出針頭替換；設置膠料直寫設備的壓力、輸入移動平臺的移動參數，運行程序，料筒中的膠料在壓力作用下將按照預設軌跡通過膠料通過擠出針頭逐層擠出，得到硅橡膠多孔材料的預成形樣品；

步驟四、硫化

將硅橡膠多孔材料的預成形樣品于80℃～180℃的溫度下硫化1～8小時，得到硅橡膠多孔材料樣品。

更進一步的技術方案是硅橡膠生膠為粘度在500mPa.s～100,000mPa.s的液體硅橡膠。

更進一步的技術方案是硅橡膠生膠為端羥基聚二甲基硅氧烷、端羥基聚甲基苯基硅氧烷、端乙烯基聚二甲基硅氧烷、端乙烯基聚甲基苯基硅氧烷中的一種。

更進一步的技術方案是填料為沉淀法白炭黑、氣相法白炭黑、硅藻土、硅樹脂、炭黑、碳納米管、石墨烯、有機蒙脫土、納米碳酸鈣、滑石粉等中的一種或幾種復配而成。

更進一步的技術方案是交聯劑為聚甲基氫硅氧烷、含3～4個烷氧基官能團的硅烷中的一種，催化劑為鉑催化劑、有機錫類催化劑中的一種。

更進一步的技術方案是當硅橡膠生膠為端乙烯基聚二甲基硅氧烷、端乙烯基聚甲基苯基硅氧烷中的一種或兩種時，交聯劑為聚甲基氫硅氧烷，催化劑為鉑催化劑；

更進一步的技術方案是當硅橡膠生膠為羥基封端的聚二甲基硅氧烷、端羥基聚甲基苯基硅氧烷中的一種或兩種時，交聯劑為含3～4個烷氧基官能團的硅烷，催化劑為有機錫類催化劑。

更進一步的技術方案是僅當催化劑為鉑催化劑時，添加抑制劑；所述抑制劑為甲基乙烯基環四硅氧烷、多乙烯基聚硅氧烷、炔醇類化合物、酰胺化合物、馬來酸酯類化合物中的一種。