[發明專利]一種具有混雜微孔結構的硅橡膠泡沫材料、制件及其制備方法

在審

• 申請號: 201710932601.X
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107722327A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 梅軍;朱曉偉;唐昶宇;楊建;何周坤
• 申請（專利權）人: 中物院成都科學技術發展中心
• 主分類號: C08J9/00
• 分類號: C08J9/00;C08L83/04;C08L83/07;C08L83/08;B33Y80/00
• 代理公司: 四川力久律師事務所51221
• 代理人: 王蕓,熊曉果

技術領域

本發明涉及多孔材料領域，尤其是硅泡沫材料微孔結構設計領域，具體為一種具有混雜微孔結構的硅橡膠泡沫材料、制件及其制備方法。

背景技術

由于硅泡沫材料具有硅橡膠的優良性能，又具有泡沫材料的可壓縮特性，因此被廣泛的應用到航空航天、電子通訊、交通運輸、機械工程等領域，常用作精密零器件和關鍵部組件的包裝、隔震材料。

傳統的硅泡沫材料主要是通過物理發泡或者化學發泡技術進行制備形成彈性多孔結構材料(如CN 106589959A；CN 104774473A；CN 106589958A；CN106433139A；CN 103130454B；CN 101199867B)，但是隨機發泡材料存在天然的弊端，由于孔隙結構不均勻，造成局部應力集中現象，由此導致了材料的力學性能不能滿足嚴酷的力學使用環境需求，從而影響關鍵結構件的可靠性。近些年，國內外出現了基于直寫式3D打印技術形成的具有有序泡孔結構的硅橡膠泡沫材料(如CN 105599311A；CN 105818378A；CN 106751906A；Adv.Funct.2014，24，4905-4913；Sin.Rep.2016，6，24871)。這種層層堆垛成型的硅泡沫材料其微孔形式有簡單四方體(Simple Tetragonal，縮寫為ST)型與面心四方體(Face Centered Tetragonal，縮寫為FCT)型兩種結構。其中擁有ST型微孔結構的硅泡沫材料在單軸壓縮狀態下表現出支柱壓縮變形，造成初始彈性模量較高，而后應力上升過快，而擁有FCT型微孔結構的硅泡沫材料則表現出支柱彎曲變形特征，造成初始彈模較低，但是應力增長緩慢。

為此，需要設計一種新型的混雜結構(HYB)，能夠使其微孔結構在單軸壓縮狀態下表現出支柱彎曲和壓縮變形共存的力學特征，使得硅泡沫材料表現出較長的線彈性區域和較高的彈性模量。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種具有混雜(HYB)微孔結構形式的硅橡膠泡沫材料、制件及其制備方法，所述硅橡膠泡沫材料具有較長的線彈性區域和較高的彈性模量。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種具有混雜微孔結構的硅橡膠泡沫材料，至少包括一個基礎結構件，每個所述基礎結構件包括四個相互疊放的單元層，每個所述單元層包括若干個平行且等距排列的硅橡膠條，相鄰兩個所述單元層的硅橡膠條互相垂直設置；所述單元層中兩個為寬距單元層，且另外兩個為窄距單元層，窄距單元層的所述硅橡膠條的排列間距小于寬距單元層的所述硅橡膠條的排列間距，其中，兩個所述窄距單元層相鄰排列，且兩個所述寬距單元層相鄰排列。

本發明所述的具有混雜微孔結構的硅橡膠泡沫材料是由硅橡膠條相互交錯形成的三維空隙結構，且通過調整窄距單元層和寬距單元層的硅橡膠條的排列間距，使硅橡膠泡沫材料同時具有ST型微孔結構支柱壓縮特性和FCT型微孔結構的彎曲變形特性，在單軸壓縮狀態下表現出了支柱彎曲和壓縮變形共存的力學特征，使硅橡膠泡沫材料具有較長的線彈性區域和較高的彈性模量，可滿足多種領域的實際應用需求。

需要說明的是，在單元層內平行且等距排列的硅橡膠條可以是近似平行和近似等距排列，而不要求是絕對的平行且等距排列。

優選的，所述窄距單元層的所述硅橡膠條的排列間距為所述寬距單元層的所述硅橡膠條的排列間距的一半，此時微孔結構穩定性較佳，且具有顯著的支柱彎曲和壓縮變形共存的力學特征。

優選的，所述基礎結構件的數量為1-10個。當具有多個基礎結構件時，每個基礎結構件的結構是重復的，按堆疊的方式組合在一起，不僅可以簡化生產制造過程，同時也簡化了結構，提高了結構穩定性。

優選的，每個所述單元層的層間高度為0.001mm-0.4mm；每個所述單元層的硅橡膠條的排列間距為0.005mm-3.0mm；每個所述硅橡膠條的直徑為0.01mm-0.5mm。不同于發泡制備而成的泡沫材料，本發明所述的混雜微孔結構的所述單元層的層間高度、硅橡膠條的排列間距和硅橡膠條的直徑均可根據使用要求進行精確調整，通過參數調整，將對混雜微孔結構的變形特性產生顯著影響，從而可得到一系列不同線彈性區域和彈性模量的混雜微孔結構，以滿足各個領域的使用要求。

優選的，所述硅橡膠條的材料為二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基乙烯基苯基硅橡膠和甲基乙烯基三氟丙基硅橡膠中的一種或幾種。

本發明還提供了一種具有混雜微孔結構的硅橡膠泡沫材料制件，包括采用任一上述的一種具有混雜微孔結構的硅橡膠泡沫材料。