[发明专利]一种碳纳米管改性硅橡胶材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种碳纳米管改性硅橡胶材料，包括以下重量组分：马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶100份、氨基化二氧化硅包裹碳纳米管1‑4份、四氢呋喃溶剂50‑100份、含氢硅油30‑50份、金属催化剂3‑8份、二巯基苯并噻唑助剂3‑8份，所述的马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶与氨基化二氧化硅包裹碳纳米管发生开环反应交联在一起，本发明的有益效果：二氧化硅包裹碳纳米管可以在增强硅橡胶材料机械性能的同时具有绝缘性能，二氧化硅包裹碳纳米管作为填料制备的硅橡胶材料，用作机械零部件的保护套是绝缘的，不会发生电路击穿，不会导致火灾危险。

技术领域

本发明涉及硅橡胶的技术领域，具体涉及一种碳纳米管改性硅橡胶材料及其制备方法。

背景技术

橡胶是一种高弹性的高分子化合物，有橡胶状弹性、粘弹性、减震缓冲的作用、对温度依赖大、具有电绝缘性、硬度低、柔软性好。橡胶的种类分为天然橡胶、硅橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶等等。

硅橡胶以其无毒、无味、耐高低温等优良性能，广泛应用于航空航天、化工、农业、医疗、电力电子等行业，硅橡胶保护套是以高温硫化橡胶为主要原材料，经模压硫化成型工艺而生产出来的硅橡胶制品，质地柔软、有弹性、根据硅胶套的厚薄程度，具有一定的缓冲作用，常被用作机械零部件的保护套，可以防止其意外跌落或者磨损。

碳纳米管是六边形碳原子网格卷成的中空管体，独特的结构使得碳纳米管具有很多优秀的力学特性、热性能和耐强酸强碱的特性，与传统的橡胶填料相比，碳纳米管具有比表面积大，强度高，韧性好和密度低的优点，是一种理想的橡胶填料，但是碳纳米管和橡胶直接增强橡胶后，其中碳纳米管具有导电性能，容易导致机械零部件发生电路击穿，所以，碳纳米管改性的硅橡胶的绝缘性能亟需研究。

发明内容

本发明提供一种碳纳米管改性硅橡胶，包括以下重量组分：马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶100份、氨基化二氧化硅包裹碳纳米管1-4份、四氢呋喃溶剂50-100份、含氢硅油30-50份、金属催化剂3-8份、二巯基苯并噻唑助剂3-8份，所述的马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶与氨基化二氧化硅包裹碳纳米管发生开环反应交联在一起。

一种碳纳米管改性硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)碳纳米管在硫酸和硝酸的混合物中氧化得到分散溶液，然后用去离子水彻底清洗，直到除去过量的酸，随后干燥、研磨，得到改性碳纳米管粉末，将改性碳纳米管粉末和硅酸四乙酯超声分散在氨水中，然后过滤，并在一定温度下干燥得到前驱体，将前驱体在氮气气氛下于一定温度下加热，得到二氧化硅包裹碳纳米管；

(2)向烧杯中加入二氧化硅包裹碳纳米管、N,N-二甲基甲酰胺、对苯二异氰酸酯，在氮气氛围中，进行异氰酸酯化反应，过滤溶剂，洗涤产物，得到异氰酸酯基二氧化硅包裹碳纳米管；向体积比为10:20的N,N-二甲基甲酰胺和去离子水混合溶剂中，加入异氰酸酯基二氧化硅包裹碳纳米管，均匀分散后进行氨基化反应，过滤溶剂，洗涤产物，得到氨基化二氧化硅包裹碳纳米管；

(3)将甲基乙烯基硅橡胶干燥处理去除水分后和马来酸酐搅拌共混均匀加入到混炼机中熔融共混，制备得到马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶；

(4)称取相应重量组分的马来酸酐接枝甲基乙烯基硅橡胶、氨基化二氧化硅包裹碳纳米管、四氢呋喃溶剂、含氢硅油、金属催化剂、助剂二巯基苯并噻唑，经过高速搅拌共混后脱泡，移入模具，加热硫化，制得碳纳米管改性硅橡胶材料。

优选的，所述步骤(1)中硫酸和硝酸混合物中硫酸和硝酸的体积比是3∶1，氧化温度是60-65℃，氧化时间是4-5h。

优选的，所述步骤(1)中改性碳纳米管粉末和硅酸四乙酯的质量比是1-2：7-8，干燥温度为50-60℃，前驱体在氮气气氛下于550-600℃加热5-5.5h。

优选的，所述步骤(2)中二氧化硅包裹碳纳米管和对苯二异氰酸酯的质量比为10:120-150，酯化反应温度为35-50℃，反应时间为40-45h。