一种混合型泡孔结构的硅橡胶微孔化泡沫材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，本发明涉及一种混合型泡孔结构的硅橡胶微孔化泡 沫材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 硅橡胶泡沫材料是将硅橡胶基料经过一定形式发泡后制成的高分子弹性多孔材 料，它将硅橡胶与泡沫材料的特性结为一体，不但具有耐高/低温性能、电绝缘性能、抗 辐射性能、化学稳定性等，还具有高柔韧性、高弹性以及优良的耐高能冲击和隔音隔热性 能（幸松民，王一璐.有机硅合成工艺及产品应用.化学工业出版社，北京.2000.吴 文昊，宋宏涛，黄玮，等.硅橡胶泡沫材料辐照稳定性的初步理论探索.分子科学学 报，2014, 30:427-431.)，是理想的垫层、密封、减振、隔音、隔热材料，在武器装备中也具有 重要用途。
[0003] 根据泡孔的结构类型，硅橡胶泡沫材料可分为开孔型（刘鹏波，刘道龙，徐 闻.一种开孔型硅橡胶泡沫材料及其制备方法和用途.CN，1884378A[P]. 2006-12-27.)、 闭孔型（刘鹏波，刘道龙，徐闻.一种闭孔型硅橡胶泡沫材料及其制备方法和用 途.CN，1850908A[P]. 2006-10-25.)和混合型泡孔结构的硅橡胶泡沫材料（Belen Zalba. Review on thermal energy storage with phase change!materials heat transfer analysis and applications. Applied Thermal Engineering, 2003,23:251-283.) 〇 泡 孔结构对成品材料的力学性能有着重要的影响，一般而言，开孔型材料的力学强度较低， 但具有较好的压缩应力松弛性能，而闭孔型材料的力学强度较好，但压缩应力松弛性能较 差，混合型泡孔结构材料的性能介于二者之间（Hadjievaa M, R Stoykova, Tz Filipovab. Composite salt-hydrate conerete system for building energy storage. Renewable Energy, 2000, 19:111-115.余凤湄，杨雪海，芦艾，等.成孔方法对娃橡胶泡沫材料泡孔 结构的影响·化工新型材料，2010, 38:69-70.)。
[0004] 根据硅橡胶的硫化交联方式不同，可分为化学交联法和辐射交联法。化学 交联法主要借助于过氧化物，如过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯等（姚伟，雷卫 华，陈立新，等.热硫化硅橡胶发泡过程中硫化与发泡速度匹配的研宄.材料导 报，2013, 27:249-251.)，但其交联的均匀性受过氧化物在胶料中分散状态的影响，尤其是 对于发泡胶料，由于其传热性能较差，内部受热慢于表层，以至于造成胶料的表层和内部交 联程度不一致，材料体相密度不均匀，且表皮趋厚。借助于γ射线源或电子束加速器进行 辐射交联（卢贤生·一种硅橡胶泡沫材料的制备方法.CN，101781464Α[Ρ]. 2010-7-21.)，不 仅交联均匀、生产效率高，而且控制方便、节能环保。
[0005] 硅橡胶材料的发泡方式主要有化学法和物理法两种。化学发泡法虽然工艺较 简单，但难以形成均匀细小的开孔结构，而且发泡过程中发泡与硫化速度的不易匹配， 实验结果重现性较差（雷海军，王进文.热硫化型硅橡胶海绵发泡机理浅析.弹性 体，2002, 12:24-30)。物理发泡法主要借助于水或溶析剂成孔（Ishida K，Nozoe T. Method for preparation of silicone foam. US, 5614563[P]· 1997-03-25·赵棋，余凤湄，芦 艾.乳液法制备有机硅弹性体泡沫.化工新型材料，2012, 40:18-19.胡义，姚国萍.用物 理发泡剂制备韧性泡沫硅橡胶.有机硅材料，2000, 14:11-14.)，可制得泡孔较为均匀的开 孔结构，从而具有很低的压缩永久形变，且工艺易于重复。
[0006] 专利文献CN1884378A "一种开孔型硅橡胶泡沫材料及其制备方法和用途"中采 用的制备方法为：a.硅橡胶材料的制备：将100重量份的硅橡胶、15~80重量份的补强 剂、2~15重量份的结构控制剂，采用开炼机或密炼机在室温下混炼均匀，混炼时间为8~ 15分钟，再将混炼好的胶料于室温下存放1~30天，于温度150~180°C热处理1~5小 时，然后返炼并加入150~300重量份的成孔剂、0~4重量份的助交联剂混炼均匀，混炼 时间8~15分钟，最后将混炼好的胶料于室温下模塑成型为片材；b.硅橡胶片材的辐射 交联：采用 6tlCo γ -射线源或电子静电加速器，在室温下空气中硅橡胶片材进行辐射，辐射 剂量为20~IOOkGy，使硅橡胶发生交联反应；c.辐射交联硅橡胶的溶析成孔：将辐射交 联硅橡胶放置于沸水中，水洗移出成孔剂，然后置于烘箱中，在温度40~50°C烘干，获得 开孔型硅橡胶泡沫材料，制备的开孔型硅橡胶泡沫材料的拉伸强度为0. 55~0. 76MPa。 专利文献CN1850908A "一种闭孔型硅橡胶泡沫材料及其制备方法和用途"和专利文献 CN101781464A "一种硅橡胶泡沫材料的制备方法"中采用的制备方法均为：a.硅橡胶胶 料的制备；b.硅橡胶胶料的辐射胶料；c.辐射交联硅橡胶的发泡；d.硅橡胶发泡后的二 次辐射交联，专利文献CN1850908A中制备的闭孔型硅橡胶泡沫材料的拉伸强度为1. 01~ I. 57MPa〇
[0007] 上述的专利文献中，制备过程中成孔剂用量较高，中间过程复杂，耗时较长，并且 需要在沸水中溶析成孔，同时制备的硅橡胶泡沫材料的拉伸强度较差。
【发明内容】
[0008] 作为各种广泛且细致的研宄和实验的结果，本发明的发明人已经发现，采用辐射 交联和分段低温溶析成孔的方法能够制备得到混合型泡孔结构的硅橡胶微孔化泡沫材料， 不仅交联均匀、控制方便、节能环保，而且工艺简洁、重现性好、生产效率高，同时该材料的 拉伸强度等力学性能优异。基于这种发现，完成了本发明。
[0009] 本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优 点。
[0010] 本发明还有一个目的是提供一种混合型泡孔结构的硅橡胶微孔化泡沫材料，其力 学性能优异，能够用于填充定位、密封垫层、缓冲减震和隔音领域。
[0011] 本发明还有一个目的是通过辐射交联和分段低温溶析成孔的方法，提高硅橡胶泡 沫材料的生产效率，并以此获得结构和力学性能更优的硅橡胶泡沫材料。
[0012] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种混合型泡孔结构的硅橡 胶微孔化泡沫材料，所述微孔化泡沫材料的配方组成按重量计为：硅橡胶基料100份、补强 剂15~45份、结构控制剂2~3份、成孔剂60~125份、辐射敏化剂3~5份。
[0013] 优选的是，其中，所述微孔化泡沫材料的配方组成按重量计为：硅橡胶基料100 份、补强剂30份、结构控制剂3份、成孔剂100份、辐射敏化剂4份。
[0014] 优选的是，其中，所述微孔化泡沫材料的孔径在100 μ m以下、密度为050~0. 60g. cnT3、交联密度(λ 71~L 21 X l(T3mol· g'凝胶含量97. 76~98. 61%、邵氏硬度19. 5~ 23. 5、拉伸强度为1. 34~I. 82MPa、断裂伸长率301~429 %、拉伸永久变形1. 67~2. 96%、 压缩强度〇. 13~0. 19MPa、压缩永久变形2. 86~3. 81 %。
[0015] 优选的是，其中，所述硅橡胶基料为甲基乙烯基硅橡胶；所述补强剂为沉淀法白炭 黑、气相法白炭黑中的任意一种；所述结构控制剂为高分子羟基硅油、低分子羟基硅油中的 任意一种；所述成孔剂为尿素；所述辐射敏化剂为三烯丙基氰尿酸酯、三烯丙基异氰尿酸 酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任意一种。
[0016] 优选的是，其中，所述甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基含量为0.