[发明专利]一种高抗撕裂耐高温有机硅橡胶及其制备方法

说明书

本发明属于有机硅材料技术领域，具体涉及一种高抗撕裂耐高温有机硅橡胶及其制备方法，通过将双酚芴苯环结构引入到硅橡胶主链中，利用双酚芴结构的空间位阻效应，提高基团的稳定性，抑制环化降解反应，制备得到的有机硅橡胶具有优异的耐撕裂性能及热稳定性。本发明设计的结构新颖、制备工艺简单，可广泛应用于汽车制造、航空航天、机械化工等行业领域。

技术领域

本发明属于有机硅材料技术领域，特别涉及一种高抗撕裂耐高温有机硅橡胶及其制备方法。

背景技术

硅橡胶以-Si-O-重复结构为主链，甲基、乙基和乙烯基等有机基团构成侧链，是典型的半无机半有机高分子材料。主链为无机结构，侧链为有机基团，同时具有无机材料的耐高温性和有机材料的柔顺性，具有耐高低温性、耐候性、低玻璃化转变温度、柔韧性、弹性好、电绝缘性和生物相容性等优点，还具有使用温度范围宽、压缩永久变形小、成本较低等优异性能，因此硅橡胶已广泛应用于交通、化工、医疗卫生、建筑和电子电器等工业领域，在航空、火箭等尖端技术领域也有重要应用。

硅材料虽然有很多优点，可以应用于众多领域，但在耐油、耐溶剂、耐酸碱和耐蒸汽、力学性能机械强度，特别是抗拉强度和撕裂强度等方面仍存在不足，严重限制了其实际应用。例如：化工应用中的压力容器、高温高压车间、日常耐用产品等环境因素的影响，传统硅橡胶材料无法同时满足这些相对极端环境的力学性能、耐高温、耐候性及抗撕裂要求。因此必须对硅橡胶材料进行一定的物理和化学改性，使其各项性能得到进一步提高。

将大位阻基团引入到硅橡胶主链，相邻基团间相互屏蔽，能够提高基团的稳定性，抑制环化降解反应，提高硅橡胶的耐热性能。通过引入苯环，提高硅橡胶的性能已得到很多应用，王一民等对比了二苯基硅橡胶与单苯基硅橡胶在不同苯基含量下的性能表现，发现性能处于相同水平时二苯基硅橡胶所含苯基链节含量更低，如拉伸强度最高时单苯基硅橡胶苯基含量为20％，二苯基硅橡胶为5％。黄艳华等在硅橡胶侧基引入一定量的苯基和三氟丙基等体积较大的基团，能够破坏硅橡胶主链的规整性，抑制低温结晶现象，4％含量的苯基可将硅橡胶-40℃的结晶峰值温度降低至-90℃左右，提高了硅橡胶的耐低温性能。黄渝鸿等以氢氧化锂为引发剂，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作促进剂，制备了聚二甲基(甲基乙烯基)-二苯基-甲基乙烯基三嵌段结构硅橡胶，该硅橡胶硫化后室温下压缩永久变形仅为8.73％(无规结构硅橡胶相同条件下为16.41％)。陈洪英等使用液体双酚A与双酚芴，在环氧树脂上引入了双酚芴结构，选用不同的原料和不同配比，调节双酚芴改性环氧树脂的不同性能平衡，改善了材料的热学性能。王芳等以双酚芴(BHPF)、双酚A(BPA)、4，4-二氯二苯砜(DCS)为原料，采用亲核取代法合成了不同BHPF含量的三元共聚聚砜，制备得到数均分子量(Mn)2×10⁴的三元共聚物，且随着BHPF含量的增加，聚合物的玻璃化转变温度(Tg)逐渐提高，为209～254℃，主链分解温度510℃，当BHPF含量为80％(摩尔分数)时，材料的Tg为254℃，可见光范围内透光率为84％。从以上发明可以看出，制备的含苯基硅橡胶结构虽然具备较好的耐高温性，但其制作工艺复杂，侧基引入苯基效果不如主链引入苯基，且力学性能不够杰出。目前尚无将双酚芴结构引入到硅橡胶的研究，硅橡胶本身拥有极其突出的耐高低温性与耐热性，两者结合会更加促进材料的优势互补，提升硅橡胶的力学性能。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种高抗撕裂耐高温有机硅橡胶及其制备方法，提高了硅橡胶的力学性能及热稳定性。

本发明的技术方案为：

一种高抗撕裂耐高温有机硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将二羟基二甲基硅氧烷和双酚芴加入到双口烧瓶中，边搅拌边加热到50-60℃，使反应物混合均匀，再真空除水1h；然后升温到120℃搅拌反应，直到观察到明显粘稠、白色凝胶状物质后，开始降温，降温至70-80℃，得到缩聚产物；