[發(fā)明專利]一種硅橡膠抗沖擊吸能材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710972506.2
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107629465B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉忠平;鐘發(fā)春;羅琳琳;鄧志華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/05;C08L71/02;C08K3/36
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務(wù)所 51213
• 代理人: 劉興亮;李潔

本發(fā)明公開了硅橡膠抗沖擊吸能材料的制備方法：將微納米粒子與聚乙二醇單烯丙基醚低聚物制備成剪切增稠液，然后將所制備的剪切增稠液與硅氫加成型液體硅橡膠組合物混合后固化得到。本發(fā)明還提供了一種硅橡膠抗沖擊吸能材料。本發(fā)明的抗沖吸能材料中剪切增稠液和閉孔泡孔的同時存在提高了材料的抗沖擊吸能性能，能量耗散能力更強，并且在受到外力作用時智能地表現(xiàn)由軟變硬的抗沖擊反應(yīng)。制備方法簡單，易于控制，具有一定的經(jīng)濟社會效應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及抗沖擊吸能材料及其制備方法，具體涉及一種橡膠抗沖擊吸能材料及其制備方法，屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在日常工作、生活中，時刻面臨著沖擊作用對人體或設(shè)備的危害與損傷。為了避免沖擊傷害，需要選用抗沖擊的防護材料對人員、設(shè)備等進行保護，在其受到?jīng)_擊時，能夠起到一定的緩沖減振及吸能作用，從而降低沖擊力對人員、設(shè)備的傷害。當前使用的抗沖擊材料具有硬質(zhì)、半硬質(zhì)和柔性三類。由于硬質(zhì)和半硬質(zhì)的防護材料不易彎折，在使用過程中會限制個體的活動，帶來諸多不便。聚合物彈性體、橡膠、泡沫材料等柔性防護材料雖然具有輕質(zhì)、柔韌等優(yōu)點，但其吸能性能較差，在受到劇烈沖擊時，并不能完全地將沖擊能量有效地耗散掉，依然會有很強的沖擊力作用在人體或設(shè)備上，會導致人體受傷或設(shè)備損壞。

剪切增稠液，作為一種受外界沖擊呈現(xiàn)液-固兩種不同力學狀態(tài)的智能、輕質(zhì)、抗沖擊吸能材料，近年來吸引了極大的關(guān)注。在一般穩(wěn)態(tài)狀況下，剪切增稠液為一定粘度的液體，在受到外界沖擊下，表現(xiàn)出固體的抗沖擊行為，并且這種液-固轉(zhuǎn)換伴隨著大量的能量吸收。同時，這種液-固轉(zhuǎn)換是可逆的，若外界沖擊撤除，剪切增稠液又迅速轉(zhuǎn)換成其初始的液體狀態(tài)。因而，剪切增稠液在高抗沖擊吸能材料和結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制備方面具有重要的應(yīng)用前景。由于剪切增稠液常態(tài)下的液體形態(tài)，導致其直接使用時不能定型、面臨滲透以及分散介質(zhì)擴散或吸潮導致的力學性能惡化等問題，在實際使用過程中面臨一定的困難。

發(fā)明內(nèi)容

為了彌補現(xiàn)有抗沖擊吸能材料具有柔性和抗沖擊性能不相容的缺陷，本發(fā)明提供了一種兼具閉孔泡沫結(jié)構(gòu)和剪切增稠液以液滴形式分散于基體結(jié)構(gòu)的硅橡膠抗沖擊吸能材料及其制備方法。

本發(fā)明的硅橡膠抗沖擊吸能材料的制備方法為：

將微納米粒子與聚乙二醇單烯丙基醚低聚物制備成剪切增稠液，然后將所制備的剪切增稠液與硅氫加成型液體硅橡膠組合物混合后固化得到。

在本發(fā)明方法中，以所有原料的質(zhì)量之和為100％計，剪切增稠液的質(zhì)量分數(shù)為5～40％，液體硅橡膠組分質(zhì)量之和為60～95％。

在本發(fā)明方法中，剪切增稠液是以微納米粒子為分散相，聚乙二醇單烯丙基醚低聚物為分散介質(zhì)制備而成。其中，微納米粒子為粒徑范圍在20～1000nm的二氧化硅、碳酸鈣、聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯顆粒中的至少一種；聚乙二醇單丙烯基醚的分子量為100～400；以剪切增稠液的質(zhì)量為100％計，微納米粒子的質(zhì)量分數(shù)為40～70％。

在本發(fā)明方法中，液體硅橡膠組合物為硅氫加成型，包括以下成分：乙烯基硅油或乙烯基硅樹脂、含氫硅油或含氫硅樹脂、疏水性白炭黑填料、鉑催化劑。其中，液體硅橡膠組合物的粘度在25℃下為3000～15000mPa·s；乙烯基與Si-H摩爾比為1：1.1～1：1.6；以液體硅橡膠組合物的質(zhì)量為100％計，疏水性白炭黑的含量為0～40％，鉑催化劑所提供鉑的含量為5-50ppm。

在本發(fā)明方法中，固化方法為在溫度20～120℃下固化1～2小時。

本發(fā)明還提供了一種硅橡膠抗沖擊吸能材料，是通過本發(fā)明提供的硅橡膠抗沖擊吸能材料的制備方法制備得到的。

更進一步的方案是：

所述硅橡膠抗沖擊吸能材料，同時具有閉孔泡沫結(jié)構(gòu)和剪切增稠液以液滴形式分散于硅橡膠基體的結(jié)構(gòu)。