[发明专利]一种低压变耐高温硅橡胶及其制备方法

说明书

本发明提供了一种低压变耐高温硅橡胶及其制备方法，制备方法包括：将含氟硅烷偶联剂滴加到第一有机溶剂中搅拌均匀，再加入到混合有纳米填料的第二有机溶剂中，加热回流，反应完毕后，室温下反复洗涤纳米填料，得到含氟硅烷偶联剂改性的纳米填料；按照设定的配比，将硅橡胶、双二五硫化剂、交联剂、白炭黑、含氟硅烷偶联剂改性的纳米填料进行混炼，将混炼均匀的胶料室温放置16小时以上，再次返炼，然后经热模压制成型及高温热处理后固化制备得到。该制备方法改进了纳米填料在硅橡胶中的分散性，提高了硅橡胶的高温热稳定性，低压变耐高温硅橡胶具有在高温300℃下恒定压缩永久变形小、力学强度高、弹性好等特点，适合作高温工况密封材料使用。

技术领域

本发明属于硅橡胶技术领域，特别涉及一种低压变耐高温硅橡胶及其制备方法，尤其涉及一种长时(≥70h)耐高温(300℃及以上温度)低压变硅橡胶及其制备方法。

背景技术

硅橡胶是一种半有机和半无机的特种高分子材料，其分子主链上的Si-O化学键的键角大，键能(451kJ·mol^-1)远高于普通高分子材料C-C化学键的键能(345kJ·mol^-1)，独特的化学主链结构赋予了硅橡胶材料优异的低温柔顺性、高温热稳定性、抗紫外光和耐候性等，使其在航空航天、电子、机械和通讯等领域均具备广泛的应用市场。

随着科技的日新月异，行业需求对硅橡胶材料及其制品的技术要求也越来越高。国内外针对硅橡胶的研制和生产均朝着扩宽产品的温度适应范围，提高产品的环境适应性，改善胶料的加工性能和简化加工工艺的方向发展。据报道，为满足航空航天等领域的特殊需求，美国、俄罗斯等国家已开发出耐300℃以上高温的硅橡胶材料，并广泛应用于武器装备及机械化工等多个领域。国内目前常用的硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶和苯基硅橡胶，其中苯基硅橡胶的热稳定性高于甲基乙烯基硅橡胶，但长期使用温度一般不超过280℃。这是因为在高温热氧的作用下，硅橡胶的侧基以及主链会发生降解，已交联形成的网络结构会逐步瓦解，导致硅橡胶老化变硬变脆，力学性能和弹性丧失。自1980年以来，硅橡胶的热稳定性研究及降解机理一直是许多科研工作者的研究重点。目前形成的较为完善且为人认可的观点是硅橡胶的热降解行为受氧气的影响很大，在氧气存在的条件下，除了硅橡胶骨架的解聚形成环状低聚物之外，还会发生侧基氧化的复杂结合。基于硅橡胶的热氧老化机理，国内外科研工作者采用了很多方法改善硅橡胶的热氧老化稳定性，如改变主链或侧基的结构、消除端羟基及填料中硅羟基的影响以及加入耐热添加剂等。在上述方法中，改变硅橡胶主链或侧链结构涉及到单体结构优化设计与合成、生胶分子结构设计及制备工艺等方面，工艺路线复杂，投入高，实施难度较大。加入耐热添加剂是改善硅橡胶高温热稳定性最简洁易行，效果显著的方法，技术也较成熟，常用的耐热添加剂包括金属材料及其氧化物、碳材料及碳化物、氮化物，以及新型纳米材料如石墨烯/氧化石墨烯、碳纳米管等。新型纳米材料的出现促使硅橡胶材料多项性能获得突破性进展，其耐热性也得到大幅提升，但新型纳米材料在橡胶中的分散性较差也成为制约纳米材料被广泛应用的关键核心问题。

通过橡胶主链结构和侧基改性、加入耐热添加剂等方式诞生了一些能够较长时间耐受300℃左右高温的硅橡胶产品，很多产品研制成功后很快在各个领域得到应用，但仍存在耐温级别不足、高温弹性丧失等问题。耐高温硅橡胶在300℃左右热空气作用下的力学性能保持率较高，但高温恒定压缩永久变形值很大，弹性基本完全丧失，无法作为橡胶密封制品应用，因此，如何制备一种低压变耐高温硅橡胶，满足特殊领域高温工况密封技术需求，是本任务的一大难点。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种低压变耐高温硅橡胶及其制备方法，通过低压变耐高温硅橡胶的配方组成及其制备方法的选择，得到的硅橡胶具有高温力学强度高、恒定压缩永久变形小、弹性好等特点，从而完成本发明。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，一种低压变耐高温硅橡胶，由包括如下质量配比的原料制成：