[发明专利]一种含氟耐油抗溶胀的硅橡胶泡沫材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含氟耐油抗溶胀的硅橡胶泡沫材料及其制备方法。该制备方法包括步骤：(1)将质量比为1～2:3～4:0.01～0.5:0.01～0.2的含氢氟硅油、全氟硅油、发泡剂和抑制剂混合均匀得到组分A，另取全氟硅油与铂系催化剂混合均匀得到组分B；组分A中，发泡剂为氟硅表面活性剂和含羟基试剂的混合物，抑制剂为硅炔类化合物，结构式如下：其中，R¹、R²、R³分别独立选自H、甲基或乙基，R选自环己基或异丙基；组分B中，全氟硅油与铂系催化剂中Pt的质量比为100:0.0001～0.01；(2)将组分A和组分B按质量比1:1混合，搅拌均匀后在室温下反应5～30min，所得产物于50～125℃下交联固化10～60min即得。

技术领域

本发明涉及硅橡胶泡沫材料技术领域，具体涉及一种含氟耐油抗溶胀的硅橡胶泡沫材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国航空航天、轨道交通、新能源汽车等领域的快速发展，对硅橡胶泡沫材料的需求日渐趋于精细化，性能技术要求越来越高。硅橡胶泡沫除了具有传统泡沫材料的轻质、回弹性好等优点以外，还具有硅橡胶耐高低温性、耐候性、耐溶剂、电气绝缘性、耐辐射性能、生理惰性等优点，可广泛用于电子电器元件及机械部件的灌封，起到防潮、防尘、减振的作用，也可用于建筑墙壁中配管、导线贯穿孔的灌封或填充。在实际服役过程中，硅橡胶泡沫材料不仅长期处于高温-压缩等复合环境，甚至会面临汽油、溶剂等复杂环境。在经历长期复杂服役环境后，硅橡胶分子Si-O主链和侧基基团易发生断裂和重排，分子交联网络的力学性质变差，泡孔结构也会发生变形、孔壁断裂等现象，严重影响结构件寿命周期内的力学可靠性。而常规的二甲基硅橡胶泡沫，由于其原料二甲基硅氧烷极性低，在非极性有机溶剂中溶解度参数小，所以二甲基硅橡胶泡沫在非极性有机溶剂中，极易溶胀，耐油，耐有机介质性能差，这将造成结构件的变形甚至破坏失效，严重时会酿成灾难性事故。

将氟元素引入到硅氧烷链中，不但具有一般硅氧烷的很好的耐热性、耐候性且具有含氟化合物的防水、耐油和耐溶剂性等性能，是目前仅有的能在-68～230℃的燃油介质中使用的新型弹性体。典型的氟改性硅油结构式为Me₃SiO(Me₂SiO)_n[Me(CF₃CH₂CH₂)SiO]_mSiMe₃，它不溶于油类、非极性溶剂及水中。它具有优异的耐油性、耐溶剂性、化学稳定性等性能。其独特的分子结构赋予了氟硅油优越的高低温性能、优良的耐氧化性能和耐候性。由于氟原子和氢原子的原子半径接近，氟硅油中氟原子取代甲基氢原子后具有独特的“伪拟效应”,三氟甲基和甲基的空间位阻相同，同时具有很强电负性的氟原子与碳原子强烈键合，化学稳定的含氟侧基能起到对氟硅油分子中Si-O主链的“屏蔽作用”，使氟硅油耐化学性能改善。侧基上的氟原子对于外界化学因素的进攻存在“阻断效应”，这一效应主要表现在电子效应导致的化学作用转移上，通过化学作用转移起到稳定体系的作用。

有关含氟硅橡胶泡沫制备的研究鲜有报道，T.Métivier等人(Polymer，2018，146，21～30)曾利用超临界二氧化碳为发泡剂，通过物理发泡法制备得到了泡孔均匀细腻的非全氟链节的二甲基硅氧烷/含氟硅氧烷共混硅橡胶泡沫，其孔径大小可达到65μm。但是由于物理发泡技术存在工艺复杂耗时、结构/性能稳定性差等缺点，且难以实现大尺度制备，所以无法满足航空航天、高铁等领域的大尺寸应用需求。