蒙脫土改性的硅橡膠納米復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種改性硅橡膠納米復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 硅橡膠是由Si-0鍵連接而成的鏈狀結(jié)構(gòu)，其主要組成是高摩爾質(zhì)量的線型聚硅 氧烷。由于Si-0-Si鍵是其構(gòu)成的基本鍵型，硅原子主要連接甲基，側(cè)鏈上引入極少量的不 飽和基團，分子間作用力小，分子呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，甲基朝外排列并可自由旋轉(zhuǎn)，使得硅橡膠 比其它普通橡膠具有更好的耐熱性、電絕緣性和化學穩(wěn)定性。由于硅橡膠具有生理惰性、無 毒，與其它材料無粘著能力，并能經(jīng)受多次蒸煮消毒的特點，廣泛用于醫(yī)療衛(wèi)生和食品工業(yè) 等方面，如人造心臟瓣膜、人造喉、人造血管、奶嘴和藥瓶塞等。硅橡膠還可以用來制作很多 模型制品，如各種〇型圈、墊片、皮碗、油封、活門、減震器及膜片等。
[0003] 硅橡膠主要使用氣相法白炭黑來增強，但這種白炭黑價格較貴，國產(chǎn)價格為6-10 萬元/噸，進口價格為10~30萬元/噸；而且因為它的粒徑非常小（20~100nm)，易聚集 成團，不易均勻分散在生膠中，操作時也容易被吸入人體，對操作者身體健康影響很大，易 造成"硅肺"。
[0004] 蒙脫土又稱微晶高嶺土，是膨潤土的主要成份。在電子顯微鏡下觀察，晶體屬單斜 晶系，一般呈不規(guī)則片狀。顏色為白色帶淺灰，有時帶淺藍或淺紅色，光澤暗淡，具有很強的 吸附能力和離子交換能力，同時還具有高度的膠體性、可塑性和粘結(jié)力。
[0005] 目前，蒙脫土中常用的有機插層劑為季銨鹽類表面活性劑，但經(jīng)其改性后蒙脫土 的層間距和熱穩(wěn)定性能增大程度有限，因此，對聚合物的力學和熱穩(wěn)定性能提高效果不顯 著。
[0006] 專利CN102181158A提供了一種蒙脫土改性的硅橡膠納米復(fù)合材料及其制備方 法，蒙脫土改性的硅橡膠納米復(fù)合材料由如下重量份的組份組成：甲組份90~92份，乙組 份8~10份，催化劑0. 1~0. 3份，有機蒙脫土 1~3份，甲組份為含乙烯基（或丙烯基） 端基硅橡膠生膠，乙組份為含氫聚硅氧烷，催化劑為氯鉑酸或其它可溶性的鉑化合物，有機 蒙脫土為超支化季銨鹽改性有機蒙脫土。但由于該材料中乙烯基（或丙烯基）端基硅橡膠 生膠自身機構(gòu)的缺陷，使其耐溶劑性比較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種蒙脫土改性的硅橡膠納米復(fù)合材料及其制備方法，以克 服現(xiàn)有技術(shù)存在的硅橡膠納米復(fù)合材料的耐溶性差的問題。
[0008] 本發(fā)明提供一種采用新型補強材料制備力學和耐熱性能優(yōu)良的硅橡膠/有機蒙 脫土納米復(fù)合材料的方法。
[0009] 本發(fā)明的蒙脫土改性的硅橡膠納米復(fù)合材料由如下重量份的組份組成：
[0010] 甲組份 90份 乙組份 9份 催化劑 0.1~0.3份 有機蒙脫土 1~3
[0011] 其中，甲組分和乙組分的重量比為10:1。
[0012] 催化劑的重量份可為0. 1份、0. 2份或0. 3份等；有機蒙脫土的重量份可為1份、2 份或3份等。
[0013] 甲組份為納米Ti02改性的端羥基聚二甲基硅氧烷；乙組份為含氫聚硅氧烷，可采 用商業(yè)化的產(chǎn)品，如藍星有機硅（上海）有限公司生產(chǎn)的牌號為PA-2的產(chǎn)品；
[0014] 催化劑為有機錫；
[0015] 有機蒙脫土為超支化季銨鹽改性有機蒙脫土，有機蒙脫土可采用專利申請?zhí)枮?CN200910200161. 49(專利名為：超支化季銨鹽改性有機蒙脫土及其制備方法）提供的技術(shù) 進行制備。
[0016] 上述納米1102改性的端羥基聚二甲基硅氧烷分子鏈插層進入蒙脫土的硅酸鹽片 層中間并形成交聯(lián)，使蒙脫土的硅酸鹽片層與硅橡膠基體形成一個不可分割的整體。同 時，納米Ti02可以填充娃橡膠基體，增加娃橡膠的物理或化學交聯(lián)點，提高娃橡膠的交聯(lián)密 度，使最終制得的硅橡膠納米復(fù)合材料具有良好的耐溶劑性。
[0017] 優(yōu)選地，所述有機錫為二丁基二月桂酸酯、辛酸亞錫或二醋酸二丁基錫中任意一 種或至少兩種的組合；所述組合典型但非限制性實例有：二丁基二月桂酸酯和辛酸亞錫的 組合，辛酸亞錫和二醋酸二丁基錫的組合，二丁基二月桂酸酯、辛酸亞錫和二醋酸二丁基錫 的組合等。
[0018] 本發(fā)明的蒙脫土改性的硅橡膠納米復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0019] (1)將有機蒙脫土分散于氯仿中，再加入甲組份，攪拌10~30分鐘，使蒙脫土與硅 橡膠甲組份混合分散；
[0020] (2)再加入乙組份和催化劑，攪拌，使其與甲組份混合分散；
[0021] (3)將獲得的物料，在真空度為80~100pa、室溫下真空抽氣，排出其中的氣泡；
[0022] (4)將步驟⑶的產(chǎn)物倒入模具中，在真空度為110~130pa、室溫下真空抽氣，排 出其中的氣泡；
[0023] (5)將模具在80~120°C固化反應(yīng)30~50分鐘，取出，即可得到本發(fā)明的蒙脫土 改性的娃橡膠納米復(fù)合材料。
[0024] 優(yōu)選地，步驟（1)中攪拌為在45~60°C下攪拌，然后冷卻至室溫。將有機蒙脫土 分散于氯仿中，再加入甲組份，在室溫下攪拌使為了使有機蒙脫土與甲組分更好的混合，并 且在攪拌過程中使氯仿?lián)]發(fā)。
[0025] 優(yōu)選地，步驟（3)將獲得的物料真空抽氣后在室溫下放置20~24h，使為了使納米 Ti02改性的端羥基聚二甲基硅氧烷分子鏈和蒙脫土的硅酸鹽片層產(chǎn)生更好的交聯(lián)作用。
[0026] 本發(fā)明用經(jīng)特殊季銨鹽改性的有機蒙脫土作為硅橡膠的補強材料。所制備的硅橡 膠納米復(fù)合材料與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：
[0027] (1)本發(fā)明采用納米Ti02改性的端羥基聚二甲基硅氧烷分子鏈插層進入蒙脫土的 硅酸鹽片層，使其具有更好的耐溶劑性能，其甲苯吸收率可達180%;
[0028] (2)優(yōu)異的力學、耐熱性能以及加工性能；
[0029] (3)更為經(jīng)濟實用的制備工藝，這些特點對硅橡膠/有機蒙脫土納米復(fù)合材料的 實用化具有重要意義。
【具體實施方式】
[0030] 下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明 了，所述實施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
[0031] 按GB/T1701-2001及《聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料理論與實踐》（漆宗能， 尚文宇編著，化學工業(yè)出版社，2002)規(guī)定的熱失重法，測試硅橡膠及其復(fù)合材料的力學性 能及熱失重中心溫度。
[0032] 本發(fā)明實施例中硅橡膠納米復(fù)合材料的耐溶劑性能采用以下方法進行測試：
[0033] -定重量的樣品浸泡在甲苯中，隔一定時間取出輕揩其表面溶劑后稱重，直至樣 品溶脹至恒重，認為此時樣品吸收甲苯到達平衡狀態(tài).甲苯吸收率=吸收的甲苯的重量/ 樣品原重。
[0034] 實施例中，甲組份為納米Ti02改性的端羥基聚二甲基硅氧烷；乙組份為含氫聚硅 氧烷，采用藍星有機硅（