[發明專利]一種超耐低溫環氧化硅橡膠及其制備方法

在審

• 申請號: 201910014505.6
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN111410745A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 盧詠來;周鑫磊;張立群;呂婉寧;喬治剛;趙秀英
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08G77/38
• 分類號: C08G77/38;C08G77/20;C08G77/34
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 周媛

本發明涉及一種超耐低溫環氧硅橡膠及其制備方法，所述環氧硅橡膠的結構如下：將八甲基環四硅氧烷、1,3,5,7?四甲基?1,3,5,7?四乙烯基環四硅氧烷和六乙基環三硅氧烷在在氮氣氣氛下，加入催化劑和封端劑，進行反應；反應結束后，在真空條件下脫除未反應單體及催化劑，然后冷卻至室溫，取出，得到甲基乙基乙烯基硅橡膠；然后加入環氧化試劑，反應得到環氧化甲基乙基硅橡膠溶液；經絮凝洗滌干燥即可得到環氧硅橡膠。本發明環氧硅橡膠耐低溫性能優異，并有良好耐油性能以及阻尼減震功能，可以廣泛用于航空航天等對材料耐低溫性能要求較高的領域。

技術領域

本發明涉及高分子化合物的制備領域，具體地說，是涉及一種超耐低溫環氧硅橡膠及其制備方法。

背景技術

有機硅在各國都有著廣泛的應用，其中以硅氧鍵(-Si-O-Si-)為骨架形成的硅橡膠是有機硅化合物中研究最多，應用最廣的一個分支。其主鏈為Si原子和O原子交替形成。由于Si-O鍵的長度遠大于碳碳鍵的長度為且Si-O-Si鍵角較大，因此與碳碳鍵為主鏈的橡膠相比，Si-O-Si鏈具有更為優異的柔順性，所以硅橡膠具有更低的玻璃化轉變溫度。硅橡膠主鏈的兩種元素中Si元素的電負性為1.8，O元素的電負性為3.5，兩者存在巨大的差異因此硅橡膠具有較強的離子性，這體現在硅橡膠良好的耐輻射、耐氣候老化、耐臭氧等性能上。因此硅橡膠普遍應用于航空航天，生物醫療等高精尖領域。

作為彈性體材料，玻璃化轉變溫度為限制其使用的最主要因素之一，硅橡膠由于主鏈的柔順性，因此具有極低的玻璃化轉變溫度，例如：聚二甲基硅膠的玻璃化轉變溫度為-123℃，聚甲基三氟丙基硅膠的玻璃化轉變溫度為-70℃，聚二乙基硅膠的玻璃化轉變溫度為-143℃。單一結構單元的硅膠存在著低溫結晶的現象，例如聚二甲基硅膠在-50℃發生低溫結晶。低溫結晶極大的限制了硅膠在低溫環境下的應用。通過不同的結構單元的共聚可以破壞硅橡膠主鏈的有序性從而防止硅橡膠的低溫結晶，可制得超耐低溫的硅橡膠。此外，硅橡膠雖然有著眾多的側基，但是由于硅橡膠側鏈多為甲基或者乙基基團，不存在極性基團，因此耐油性較差。且由于主鏈的柔順性，在阻尼橡膠方面并不能顯示出卓越的阻尼性能。如何獲得耐低溫性能優異，并有良好耐油性能以及阻尼減震功能的硅橡膠不僅有著重要的研究價值，在實際應用過程中也有重要的實際意義。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提出了一種超耐低溫環氧硅橡膠及其制備方法。通過在硅膠的側基上加入具有極性以及剛性的環氧基團，可以得到一種耐低溫性能優異，并有良好的耐油性能以及阻尼減震功能的環氧化硅膠。

本發明的目的之一為提供一種超耐低溫環氧硅橡膠，所述的超耐低溫環氧硅橡膠的結構如下所示：

其中，w＝250～900，x＝35～50，y＝900～2600，z＝0～1800。

所述環氧硅橡膠的聚合度為2800～3100，分子量分布為1.7～1.9。

所述環氧硅橡膠的玻璃化轉變溫度為-115℃至-133℃。

本發明的目的之二是提供一種述的超耐低溫環氧硅橡膠的制備方法，包括以下步驟：

(1)以質量份計，取0～80份的八甲基環四硅氧烷，10～50份的1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四硅氧烷，30～140份的六乙基環三硅氧烷，0.2～2份的催化劑，0.01～0.10份的封端劑；

(2)聚合前將八甲基環四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四硅氧烷和六乙基環三硅氧烷在50～100℃、真空度在-0.07至-0.1MPa的條件下脫水1～3h，然后在氮氣氣氛下，加入催化劑和封端劑，升溫至100～170℃，常壓反應3～10h；

(3)反應結束后，升溫至160～200℃，在真空條件下脫除未反應單體及催化劑，時間為2～6h，然后冷卻至室溫，取出，得到甲基乙基乙烯基硅橡膠；