[发明专利]碳纳米管接枝聚二甲基硅氧烷改性硅橡胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于橡胶材料领域，更加具体地说，涉及到一种改善高温硫化硅橡胶耐热性能的制备方法。

背景技术

高温硫化硅橡胶（High Temperature Vulcanized Silicone Rubber,简称HTVSR）具有普通橡胶所不具备的许多独特而优异的性能，如硅橡胶无毒无味，并具有良好的耐高低温性（300℃和-90℃时仍不失原有的强度和弹性）、电绝缘性、耐光老化性、耐氧老化性、防霉性和化学稳定性等。作为一种特种合成橡胶，它已在航空航天、国防军工、电子电气、机械制造、建筑建材、石油化工、医疗卫生、日常生活等国民经济领域得到了广泛的应用，并成为必不可少的先进材料。为了适应特殊的用途，需要制备具有特种性能的高温硫化硅橡胶，因此提高硅橡胶热稳定性的研究被广泛开展。

目前，提高硅橡胶的热稳定性有许多方法，加入耐热添加剂可以说是最为简便有效的方法。通过阻止其侧基有机基的热氧化，从而提高硅橡胶的热稳定性。目前，碳纳米管因其优异性能引起大家的广泛关注，有望成为改善硅橡胶热稳定性的新型耐热添加剂，碳纳米管于提高硅橡胶热稳定性方面具有研究价值。

碳纳米管(CNTs)具有独特的表面效应、小尺寸效应以及量子尺寸效应，独特的中空管状结构又赋予了其优异的力学、磁学、热学等方面的性能。碳纳米管具有极高的强度、弹性模量和韧性。碳纳米管具有独特的导电性、很高的热稳定性和本征迁移率。应用已涉及到气体传感器、纳米电子器件、电学材料、贮氢材料和复合材料增强相等多方面。近年来，有关CNTs与硅橡胶复合材料的研究主要集中在力学、光电以及导热方面，而对于热稳定性的研究比较少见。经对现有技术文献技术检索发现张立群课题组在《Journal of Reinforced Plastics and Composites》2011年第30期第1007-1014页上发表‘Multi-walled carbon nanotubes/silicone rubber nanocomposites prepared by high shear mechanical mixing’(高剪切机械混合制备多壁碳纳米管/硅橡胶复合材料)在高剪切力作用下制备了CNTs/SR纳米复合材料，实验结果表明，碳纳米管的加入使得硅橡胶的热稳定性提高。

发明内容

本发明的技术目的在于克服现有技术的不足，提供碳纳米管接枝聚二甲基硅氧烷改性硅橡胶及其制备方法。为了改善SR的耐热性，本发明首先将CNTs进行表面修饰，在其表面接枝聚二甲基硅氧烷（APDMS），然后将其与SR进行复合，提高SR的热氧稳定性。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

碳纳米管接枝聚二甲基硅氧烷改性硅橡胶及其制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将100重量份硅橡胶生胶在温度40—50℃的双辊上，混炼1-10min，使SR生胶均匀粘辊；

步骤2，分别依次加入40重量份白炭黑、10重量份六甲基二硅氮烷、2-3重量份多乙烯基硅油，1-5重量份碳纳米管接枝聚二甲基硅氧烷，0.5-1重量份2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷，混炼5-15min，将胶料混炼均匀获得混炼胶；

步骤3，将混炼胶装入模具，温度160～200℃，压力5-12MPa的条件下热压5-15min硫化成型，冷却后得到硫化胶片

其中在所述步骤1中，优选温度40—45℃，混炼5—10min，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶；

在所述步骤2中，优选2.5—2重量份多乙烯基硅油，2—4重量份碳纳米管接枝聚二甲基硅氧烷；

在所述步骤2中，所述碳纳米管接枝聚二甲基硅氧烷（CNTs-APDMS）按照下述步骤进行制备：称取羧基化碳纳米管超声分散二甲基亚砜中，加入N,N’-羰基二咪唑以使碳纳米管的羧基活化，再加入氨基单封端聚二甲基硅氧烷后在60℃下反应12—24h，之后将产物过滤洗涤干燥，即可得到APDMS接枝的CNTs，其中所述羧基化碳纳米管使用量为0.2质量份，所述N,N’-羰基二咪唑使用量为0.02质量份，所述氨基单封端聚二甲基硅氧烷使用量为0.4质量份；

所述步骤3中，模具尺寸为140×140×2mm³，优选温度170～180℃，压力7-10MPa的条件下热压8-10min硫化成型。