[發明專利]一種緩沖應力的硅橡膠泡沫材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011372771.5
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112375387B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 唐昶宇;向亮;朱曉偉;溫金鵬;白龍騰;譚鴻;陳勇前;邵虹
• 申請（專利權）人: 中物院成都科學技術發展中心;中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08J9/00;C09D11/102;C09D11/03;B33Y70/10
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 張浩

本發明涉及高分子多孔材料領域，具體為一種緩沖應力的硅橡膠泡沫材料及其制備方法。該泡沫材料包括至少兩個基礎結構單元，每一個所述基礎結構單元包含相互疊放第一單元壁層和第二單元壁層；所述第一單元壁層包括若干個等距離平行排列的第一硅橡膠條組；所述第二單元壁層包括若干個等距離平行排列的第二硅橡膠條組；所述第一硅橡膠條組和所述第二硅橡膠條組的夾角為90度；所述第一硅橡膠條組包括至少一條硅橡膠條，所述第二硅橡膠條組包括至少一條硅橡膠條；所述第一硅橡膠條組和所述第二硅橡膠條組的重疊比例為0.15?0.5。該材料具有良好的彈性屈曲平臺長度和良好的應力波動幅度，可用于高端裝備、精密電子關鍵部件的應力緩沖保護。

技術領域

本發明涉及高分子多孔材料領域，尤其是硅橡膠多孔微結構設計與制備領域，具體為一種緩沖應力的硅橡膠泡沫材料及其制備方法。

背景技術

裝備在儲存、運輸、發射等全壽命使用剖面中，常面臨溫度變化、振動等復雜環境。這些因素可能引起其內部各功能部件發生移位松動或過載破壞，給裝備的可靠性、安全性帶來嚴重威脅。硅橡膠泡沫材料，是一種以硅橡膠為基膠的多孔高分子彈性體材料，集硅橡膠和泡沫材料特性于一體，具有相對密度低、可壓縮形變量大、耐輻照、耐熱氧老化及工作溫度范圍寬(-60℃至200℃)等特點，可用作阻尼、減振、應力緩沖，可有效緩沖應力變化，在國防裝備和高端電子領域有重要應用。

傳統的硅橡膠多孔材料制造方法主要通過化學發泡(CN 106589959A；CN104774473A；CN 106589958A)或者物理溶析(CN 106433139A；CN 103130454B；CN101199867B)制得多孔泡沫，由于發泡過程與硅膠固化過程耦合，導致泡孔結構大小分布不均勻，泡孔的無序分布導致其結構和性能的均勻性和可控性較差，并使硅橡膠泡沫的壓縮曲線幾乎沒有應力平臺，緩沖吸能性能不理想。

近些年，采用3D打印方法制備具有高度有序微孔結構的硅橡膠多孔材料(CN105599311A；CN105818378A；CN106751906A；Adv.Funct.Mater.2014,24,4905-4913)，可以實現結構程序化可控，有望克服上述問題。目前已出現簡單四方體(Simple Tetragonal,縮寫為ST)型微孔結構，具有該型微孔結構的多孔硅泡沫材料采用abab型排列方式進行增材制備(a方向與b方向垂直)，雖然在單軸壓縮狀態下表現出應力分布均勻，但應力平臺區域寬度較短，仍然不能很好適應相應的力學使用環境要求。

在諸多文獻中被廣泛使用的abab結構，至少需要8層且對多孔材料的孔隙率有一定的要求才能使不太明顯的泡沫結構應力平臺效應能夠被觀測到，而在另一種由之前由發明人開發的延伸結構aabb結構中，一個包含4層硅橡膠線條組的基礎結構便足以產生明顯的平臺效應，當然這同時也會導致一些問題，例如應力平臺的高度會大幅度下降，應力波動極其嚴重，呈現鋸齒狀極不穩定的應力曲線；所以這種結構至少需要兩個基礎結構也就是8層硅橡膠線條組，才有應用的可能性，這導致打印的制品厚度很難應用在一些超薄的應用的場景。

現有的3D打印制備的abab結構或者aabb結構的硅橡膠泡沫材料應力波動幅度大，且打印得到的制品厚度高。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術存在的現有的硅橡膠泡沫材料發生屈曲時存在的應力波動幅度大的問題，提供一種緩沖應力的硅橡膠泡沫材料，通過在相鄰的兩個硅膠條組之間設置重疊部，并將重疊比例控制在0.15-0.5的范圍內，具有良好的彈性屈曲平臺長度和良好的應力波動幅度。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種緩沖應力的硅橡膠泡沫材料，包括至少兩個基礎結構單元，每一個所述基礎結構單元包含相互疊放第一單元壁層和第二單元壁層；

所述第一單元壁層包括若干個等距離平行排列的第一硅橡膠條組；

所述第二單元壁層包括若干個等距離平行排列的第二硅橡膠條組；