[发明专利]一种超薄硅橡胶薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超薄硅橡胶薄膜及其制备方法，该超薄硅橡胶薄膜的薄膜厚度≤10μm，包括如下重量份的原料组分：硅橡胶生胶100份，补强剂10‑300份，交联剂1‑20份，集中交联剂1‑100份。将超薄硅橡胶薄膜原料在溶剂中混合均匀，加入催化剂，室温搅拌并脱泡制成膜液；随后将配置好的硅橡胶膜液按照硅橡胶薄膜厚度需求进行配比，涂到离型纸上，常温晾干；然后放入通风烘箱内在100～120℃下完全交联，制得超薄硅橡胶薄膜。本发明制备工艺简单，易于工业化生产。本发明的硅橡胶薄膜具有超薄的厚度，厚度为4‑10微米，且可自由调节，硅橡胶薄膜在超薄状态下仍具有较高的强度，拉伸强度≥9MPa，断裂伸长率≥300％，撕裂强度≥35kN/m。

技术领域

本发明涉及一种超薄硅橡胶薄膜及其制备方法，属于硅橡胶复合材料技术领域。

背景技术

硅橡胶是以线性聚有机硅氧烷为基体，加入交联剂、补强剂以及其他填料等配合剂，经过一定的硫化工艺形成的弹性体。硅橡胶普遍具有耐高温、耐低温、耐氧化、低生理活性等特点，被广泛应用各种高端工程领域。

高温硫化硅橡胶的加工同普通橡胶的加工工艺原理，即用炼胶机将填料、结构化控制剂、交联剂、硫化剂、添加助剂等混合到生胶中得到混炼胶，然后将混炼胶用挤出机制成软管、胶条(绳)和电缆，或模压成各种模制品。其过程涉及到混炼、返炼、模压、挤出、压延、涂胶、黏合、硫化等工序。单组分室温硫化硅橡胶是将生胶、交联剂和各种填料等充分混合后包装在一起的，因此，只要从包装容器中挤出(取出)即可使用。单组分室温硫化硅橡胶也可配制成稀溶液，便于喷涂、浸渍或刷涂。双组分室温硫化硅橡胶由于分成两种稳定的组分各自包装，使用前，将两组分按照一定比例(按产品使用说明)充分混合后，进行排泡，才可施工。为适应工艺的要求，胶料可混入一些增稠剂(如气相法白炭黑、碳酸钙、硅藻土、石英粉、云母粉等)增稠。也可加入相容性好的或同一结构类型的低摩尔质量的硅油而调稀。采用喷涂、浸渍或粉刷方法施工时，胶料可用有机溶剂(如甲苯、二甲苯)配成溶液后使用。

基于上述硅橡胶的加工工艺可以看出，在制备硅橡胶薄膜时，可以采用模压、压延、涂胶等成型方法。其中，模压成型法获得的制品质量的好坏，在很大程度上与模具设计制作的精度有关。由于模具在使用过程中不可避免地会发生碰损、污染、受热变形等现象，因此，通过模压成型法制备超薄硅橡胶的方法对操作规范要求较严格，产业化生产受到限制。与之类似，通过压延工艺制备超薄硅橡胶的方法也受操作规范的限制，批量生产能力受限。涂胶法是目前广为推行的一类制备超薄硅橡胶薄膜的方法。

国内外利用溶液涂胶的方法制备了多种硅橡胶薄膜。在液态导电硅橡胶中添加稀释剂，将导电硅橡胶的粘度调至可喷涂状态，在基板上进行喷涂，将喷涂成型的液态导电橡胶膜在真空环境中水平放置，可获得200μm的导电硅橡胶薄膜。薄膜的拉伸强度可达2.67MPa，但是断裂伸长率小于80％。Nilchian等通过溶液法制备了0.5mm厚度的CNT/PDMS复合材料，并做成三层复合电极结构进行单轴拉伸表面电阻测试，发现其具有良好的力敏特性，基于此制备的可伸缩电极结构CNT/PDMS复合材料有可能开发为可穿戴电子生物传感器。廖波等人制备了厚度约为0.1mm结构的导电硅橡胶，发现薄膜结构的导电橡胶试样具有优良的力敏和温敏传感特性，适用于大变形力敏传感元件的研发及应用。倪娜等人使用了商业化硅橡胶薄膜配方制备了厚度为0.08mm的硅橡胶薄膜，并用其制作高灵敏度离子皮肤。从应用效果来看，该硅橡胶薄膜商品较厚较硬，在制作高灵敏离子皮肤存在缺点。

此外，CN108165017A公开了一种全透明液体硅橡胶及硅橡胶超薄膜制作方法，CN102961786A公开了一种用于人工皮肤的多孔硅橡胶薄膜。JP2004250487A公开了一种表面处理硅橡胶模制产品的方法。然而，该硅橡胶膜只能用于粘接场合，不能够单独以膜的形式进行使用。

总之，现有技术中硅橡胶薄膜厚度仍然较高，无法满足超薄硅橡胶(≤10μm)的使用需求。同时，现有的硅橡胶薄膜的力学性能有待进一步提高，尤其是超薄硅橡胶薄膜。因此，如何设计配方组成和工艺条件，得到小于10μm的超薄硅橡胶薄膜，并且保持良好的力学性能，成为亟待解决的问题。为此，提出本发明。