[发明专利]一种高阻隔硅橡胶石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硅橡胶石墨烯复合材料，该复合材料包括质量分数以下原料制成：0.01~10.0%的经C=C双键修饰的氧化石墨烯、40.0~50.0%的含C=C双键的硅油、40.0~50.0%的含Si‑H基团的硅油、0.001~0.5%的催化剂、0.001~0.5%的抑制剂、0.1~2.0%的抗氧剂、0.1~2.0%的防老剂。同时公开复合材料制备方法，包括（1）经C=C双键修饰的氧化石墨烯的制备，（2）含C=C双键的硅油/氧化石墨烯母料的制备（A组份），（3）含Si‑H基团的硅油/助剂的制备（B组份），（4）A组份和B组份的均匀混合，然后高温高压固化并热还原氧化石墨烯从而制备得到高阻隔的硅橡胶石墨烯复合材料。本发明复合材料具有气体阻隔性能好、使用温度范围宽、耐候性优异、防水抗污等优点。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种硅橡胶石墨烯复合材料及其制备方法，特别是一种具有高阻隔性能的硅橡胶石墨烯复合材料制备方法。

背景技术

硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。硅橡胶材料具有优良的绝缘性、耐热性和耐氧化性，能够长期工作于高温、低温环境(-140℃～350℃)而不发生性质裂化，具有优异的耐高能粒子和电子辐照、抗紫外及原子氧辐射、耐臭氧老化、耐气候老化、弹性优异等独特性能。但硅橡胶材料具有很大的自由体积，阻隔性能比较差，而在实际使用环境中又经常处于油、水、氧气、机械压力摩擦等复杂的恶劣环境，因而其阻隔性能会进一步降低，难以满足实际应用中对其阻隔性能稳定性的需求，对装备的密封可靠性、以及人员的安全性带来严重威胁。

现有技术中往往采用其他辅助材料来增强硅橡胶的密封性能，克服硅橡胶的透气性过高的不足。但通过其他辅助材料增强硅橡胶密封性的时候，会使得材料组合形成构件体积更大，对于精密真空环境的使用将会非常不利。此外，硅橡胶生胶在强度和弹性方面都比较低，不具备使用价值，只有加入补强填料、防老剂等加工助剂经过加工后才具有实际使用价值。然而目前的硅橡胶为了解决生胶力学性能不足的问题，常将大量的二氧化硅(SiO₂)作为增强填料，用于提高硅橡胶的强度和力学性能。但是SiO₂表面富含大量的活性硅羟基和吸附水，这会引发硅橡胶从链端开始的失去小分子环体的解扣式降解，从而水解形成-C-OH和低分子活性-Si-OH，最终导致硅橡胶阻隔性能及力学性能下降、使用寿命缩短。

另外，硅橡胶在使用过程中也几乎难以避免受到环境中的水汽、氧气、高低温等综合复杂影响，从而引发其解扣式降解、热重排降解和侧基氧化降解；此外，硅橡胶本身导热性差，在使用环境中导致密封件“内烧蚀”也容易引起主链高温降解，进一步导致其阻隔性能的下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的硅橡胶材料透气率高，密封性能不佳的问题，以及容易降解、导热性差等问题，提供一种高阻隔硅橡胶石墨烯复合材料及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种硅橡胶石墨烯复合材料，该复合材料包括质量分数以下原料制成：0.01～10.0％的经C＝C双键修饰的氧化石墨烯、40.0～50.0％的含C＝C双键的硅油、40.0～50.0％的含Si-H基团的硅油、0.001～0.5％的催化剂、0.001～0.5％的抑制剂、0.1～2.0％的抗氧剂、0.1～2.0％的防老剂。

本发明硅橡胶石墨烯复合材料加入经过C＝C双键修饰的氧化石墨烯制成，氧化石墨烯在硅橡胶热固化成型的过程中还原转化为石墨烯，构成片状结合于硅橡胶原位的片状或层状阻隔增强相，使得硅橡胶石墨烯复合材料的透气率显著降低。同时，添加氧化石墨烯在还原以后形成密切配合于硅橡胶中石墨烯导热相，提升复合材料的导热性能，使得材料能够更好的保持高温稳定性，不易发生热解扣式降解、热重排降解，不会出现硅橡胶材料密封性能衰减。