[發明專利]一種低密度低導熱高溫可陶瓷化有機硅泡沫材料及制備方法

有效

• 申請號: 202210687576.4
• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN114989612B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 趙海波;李文雄;汪秀麗;王玉忠;劉博文;彭紫晨
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L83/07;C08L83/05;C08K3/34;C08K7/00;C08K3/26;C08K3/40;C08J9/12
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 唐亭

本發明公開了一種低密度低導熱高溫可陶瓷化有機硅泡沫材料及制備方法，按重量份數計包括：硅油115～160份、催化劑0.5～5份、抑制劑0.1～0.5份、發泡助劑0.3～1.5份、耐熱層狀硅酸鹽8～40份、低熔點助溶劑8～30份、高溫陶瓷化協效劑0～8份；本發明在低密度有機硅泡沫材料中引入特定的高溫可陶瓷化填料體系，耐熱層狀硅酸鹽和低熔點助熔劑，賦予了高溫煅燒后的硅泡沫材料較高的力學強度；并且在高溫可陶瓷化硅泡沫中進一步加入高溫陶瓷化協效劑層狀雙氫氧化物，最終實現高溫煅燒后有機硅泡沫陶瓷體力學性能的大幅提升。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種低密度低導熱高溫可陶瓷化有機硅泡沫材料及制備方法。

背景技術

有機硅泡沫(SiF)是一種遍布孔結構的輕質有機硅彈性體材料，與有機硅橡膠(SiR)類似，具有耐高低溫、耐候耐久、疏水防潮等特點；除此之外，其多孔結構賦予的隔熱、減震、以及優異的壓縮回彈能力，使之被廣泛應用于動力電池、軌道交通、航空航天等領域。然而，主要成分為聚有機硅氧烷鏈的SiF在持續的高溫火焰或熱流環境中，將斷鏈分解重構和側基完全氧化交聯生成松散的小分子環狀硅氧烷和SiO₂粉末，幾乎沒有強度，較弱的外力也能使其破壞坍塌，不再具備自支撐能力。特別是作為結構材料時，將因此而完全喪失原有的密封、隔絕以及絕緣等作用。

高溫陶瓷化技術是近年來新興于SiR中的一種高溫防火技術，其要求可陶瓷化SiR至少包含基材、耐熱硅酸鹽填料、低熔點助熔劑三個組分。在極端高溫情況下，低熔點助熔劑熔融成液態，粘結基材分解生成的小分子環狀硅氧烷和SiO₂粉末，同時與耐熱硅酸鹽填料發生共晶反應，最終共同形成致密堅硬的類陶瓷相。將該技術用于SiF的高溫防火至今鮮有報道，在低密度低導熱SiF材料中則更甚。層狀雙氫氧化物(LDH)是一種層狀結構的多金屬氫氧化物，最為獨特的是層板上金屬陽離子的可設計性，可以被調邊為多種類型的金屬元素，這使其在高溫可陶瓷化SiF中發揮協效作用成為可能。LDH在高溫條件下生成的多金屬氧化物不僅具有促進SiF基體中有機側鏈更大程度脫除、減少最終陶瓷相中缺陷的能力，而且可以作為一種晶體相對形成的陶瓷體進行物理增強。

發明內容

本發明針對現有技術存在的問題提供一種使SiF獲得高溫自支撐能力，提升火安全性能的低密度低導熱高溫可陶瓷化有機硅泡沫材料及制備方法。

本發明采用的技術方案是：一種低密度低導熱高溫可陶瓷化有機硅泡沫材料，按重量份數計包括：硅油115～160份、催化劑0.5～5份、抑制劑0.1～0.5份、發泡助劑0.3～1.5份、耐熱層狀硅酸鹽8～40份、低熔點助溶劑8～30份、高溫陶瓷化協效劑0～8份。

進一步的，按重量份數計包括：硅油133～160份、催化劑0.5～1份、抑制劑0.1～0.4份、發泡助劑0.5～1.5份、耐熱層狀硅酸鹽10～20份、低熔點助熔劑8～15份、高溫陶瓷化協效劑1～5份。

進一步的，所述硅油按重量份數計包括：端羥基硅油100份、端乙烯基硅油10～40份、高含氫硅油5～15份、低含氫硅油0～5份。

進一步的，所述高溫陶瓷化協效劑為層狀雙氫氧化物，化學通式為[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+A^n-_x/n·yH₂O；其中主金屬元素為鐵、鈷、鎳、銅、鋅中的一種，輔金屬元素為鎂和鋁中的一種，A^n-為CO₃^2-。

進一步的，所述耐熱層狀硅酸鹽為蒙脫土、高嶺土、伊利石、云母中的一種或兩種及以上以任意比例混合構成。

進一步的，所述催化劑為1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷鉑(0)以低粘度硅油為溶劑得到的溶液，有機鉑化合物含量為1000～5000ppm。