一种球形二氧化硅-橡胶复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及硅橡胶，具体为一种球形二氧化硅-橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、硅橡胶具有优异的韧性、耐高低温、耐老化、电绝缘等性能，在线缆、密封、阻尼、电子封装等领域有广泛的应用，但纯硅橡胶的力学强度偏低，加工成型性能不足，因此需要对硅橡胶进行补强，如与高性能橡胶并用，或是加入无机填料，以增强其力学强度。

2、eva弹性体兼具良好的弹性和强度，并且极性大、加工性能好，加入到硅橡胶中，可以提高其力学、阻尼等性能。二氧化硅（气相白炭黑）是硅橡胶体系最常用的纳米补强填料，依靠巨大比表面积与界面相互作用显著提升复合材料拉伸强度、撕裂强度与模量。但是二氧化硅表面富含大量硅羟基，颗粒间易通过氢键作用发生二次团聚。硅橡胶为非极性有机硅相，eva为极性聚烯烃弹性体相，二氧化硅填料与硅橡胶和eva两相的浸润能力存在显著差异，填料更易富集在两相界面处，加剧颗粒团聚现象，并形成应力集中缺陷，影响材料的力学等性能，因此需要对二氧化硅进行分散改性。

技术实现思路

1、本发明解决了硅橡胶力学强度较低的问题。

2、本发明提供了一种球形二氧化硅-橡胶复合材料，包括100重量份甲基乙烯基硅橡胶、30-45重量份改性球形二氧化硅微粉、3.5-4.2重量份羟基硅油、1.4-1.8重量份硫化剂、20-30重量份eva弹性体。

3、进一步地，硫化剂包括硫化剂双-25、过氧化二异丙苯。

4、进一步地，球形二氧化硅-橡胶复合材料的制备方法

5、（1）向四氢呋喃中加入六亚甲基二异氰酸酯、甲基丙烯酸甘油酯、二月桂酸二丁基锡，氮气气氛中，进行反应，将溶液旋转蒸发，干燥，得到端异氰酸酯分散剂。

6、（2）向甲苯中加入球形二氧化硅微粉、端异氰酸酯分散剂，超声分散，在氮气气氛中，进行反应，过滤，用四氢呋喃洗涤，干燥，得到改性球形二氧化硅微粉。

7、（3）向开炼机中加入甲基乙烯基硅橡胶、改性球形二氧化硅微粉、羟基硅油，混炼、薄通，得到硅橡胶母炼胶；将硅橡胶母炼胶、硫化剂、eva弹性体在开炼机中混炼，出料，进行硫化、热处理，得到球形二氧化硅-橡胶复合材料。

8、进一步地，（1）中六亚甲基二异氰酸酯、甲基丙烯酸甘油酯、二月桂酸二丁基锡的物质的量比为（1.02-1.05）:1:（0.005-0.007）。

9、进一步地，（1）中反应的温度为50-65℃，反应的时间为3-4h。

10、进一步地，（2）中球形二氧化硅微粉、端异氰酸酯分散剂的质量比为100:（2-7）。

11、进一步地，（2）中反应的温度为80-90℃，反应的时间为4-6h。

12、进一步地，（3）中硫化是在平板硫化机中硫化10-15min，温度为165-170℃，压力为6-10mpa。

13、进一步地，（3）中热处理是在加热箱中热处理3-6h，温度为165-175℃。

14、本发明有益的技术效果：利用端异氰酸酯分散剂的异氰酸酯基团与球形二氧化硅微粉表面的羟基进行反应，得到改性二氧化硅微粉，并与eva弹性体、甲基乙烯基硅橡胶、硫化剂等混合硫化，得到球形二氧化硅-橡胶复合材料，改性球形二氧化硅微粉表面接枝的分散剂聚合物分子链含有大量的酯基、氨酯基和烯基，酯基和氨酯基与eva弹性体乙烯-醋酸乙烯共聚物的酯基之间具有较强的氢键相互作用，可以提高二氧化硅微粉与eva弹性体的相容性，同时烯基在硫化剂的作用下，与甲基乙烯基硅橡胶的烯基发生交联反应，增强了二氧化硅与硅橡胶之间的界面结合性能，使二氧化硅均匀分散在eva弹性体-硅橡胶复合材料中，构建连续填料网络，并形成化学交联位点，可以有效将硅橡胶复合材料受到的应力，传递给刚性二氧化硅纳米粒子，限制硅橡胶分子链运动，阻止裂纹扩展，实现补强作用，显著提高了复合材料的拉伸强度、撕裂强度等性能。

1.一种球形二氧化硅-橡胶复合材料，其特征在于，所述球形二氧化硅-橡胶复合材料包括100重量份甲基乙烯基硅橡胶、30-45重量份改性球形二氧化硅微粉、3.5-4.2重量份羟基硅油、1.4-1.8重量份硫化剂、20-30重量份eva弹性体。

2.根据权利要求1所述的球形二氧化硅-橡胶复合材料，其特征在于，所述硫化剂为硫化剂双-25或过氧化二异丙苯。

3.一种如权利要求1或2所述的球形二氧化硅-橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：向开炼机中加入甲基乙烯基硅橡胶、改性球形二氧化硅微粉、羟基硅油，混炼、薄通，得到硅橡胶母炼胶；将硅橡胶母炼胶、硫化剂、eva弹性体在开炼机中混炼，出料，进行硫化、热处理，得到球形二氧化硅-橡胶复合材料。

4.根据权利要求3所述的球形二氧化硅-橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述硫化是在平板硫化机中硫化10-15min，温度为165-170℃，压力为6-10mpa。

5.根据权利要求3所述的球形二氧化硅-橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述热处理是在加热箱中热处理3-6h，温度为165-175℃。

6.根据权利要求3所述的球形二氧化硅-橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性球形二氧化硅微粉的制备方法为：

7.根据权利要求6所述的球形二氧化硅-橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述（1）中反应的温度为50-65℃，反应的时间为3-4h。

8.根据权利要求6所述的球形二氧化硅-橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述（2）中反应的温度为80-90℃，反应的时间为4-6h。