[发明专利]共聚型高性能阻尼硅橡胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种共聚型高性能阻尼硅橡胶及其制备方法，属于功能高分子材料领域。

背景技术

硅橡胶是一种在宽温域或宽频率下具有一定力学性能，优越耐热性、耐寒性、耐候性、耐臭氧、耐辐射的特种橡胶材料，广泛应用于航空航天、精密仪器，机械设备及国家安全等尖端科技领域中。与聚氨酯，聚丙烯酸酯橡胶和丁基橡胶等其他材料相比，普通甲基乙烯基硅橡胶分子链结构对称，侧甲基数量虽多，但是体积小，空间位阻小，导致其阻尼损耗因子tanδ很小(在0.05～0.1)，为了提高硅橡胶的阻尼性能，必须对普通甲基乙烯基硅橡胶进行改进，以满足体系减振降噪的苛刻要求。

日本专利JP5859261，采用100份硅橡胶与70份氯丁橡胶共混，填充50份白炭黑，采用过氧化物硫化制得在0℃～50℃范围内有良好减振性和粘合性能的材料，然而由于两种组分的相容性较差、硫化速率不匹配、丁基橡胶耐热性差等因素使得此种复合阻尼材料的有效阻尼减振温域较窄。美国专利US5624763，将有机硅与丙烯酸酯橡胶共混制得的复合材料的阻尼性能在-50℃～250℃内得到一定的提高。然而由于丙烯酸酯橡胶的耐寒性较差，且与硅橡胶的相容性较差，显著影响了有机硅复合阻尼材料的耐低温性能。而硅橡胶与其他共聚物或齐聚物共混，特别是通过共混加入俗称为“阻尼剂”的齐聚物，随着时间推移，这些共混组分将与硅橡胶发生相分离，向表面迁移使阻尼橡胶性能劣化。

日本专利JP 200247415以碳酸钙、玻璃微珠等为填料，填充硅油、脂肪酸或其衍生物制备了有机硅阻尼材料，该材料具有优良的阻尼性能，且阻尼性能对温度的依赖性较小。日本专利JP 63297458采用云母、石墨填充硅橡胶制备了阻尼材料，该材料的阻尼温域较宽，在温度250℃仍具有较好的阻尼性能，适用于汽车、火车等交通工具。虽然利用阻尼填料如玻璃微珠，石墨或云母等对硅橡胶进行填充，可以有效地提高其阻尼性能，但由于这些填料并非硅橡胶的主流填料，如果用量过大则可能对硅橡胶补强效果产生负面影响，使制备出来的阻尼硅橡胶的硬度增大，力学强度降低。

与其他聚合物的单体共聚合无疑是大幅提高硅橡胶阻尼值最有效的手段之一。如姚占海以聚苯醚(PPO)为硬段、聚对羟基苯乙烯(PHS)为半硬段和聚二甲基硅氧烷(PDMS)为软段，合成出PPO-PHS-PDMS三元嵌段共聚物，显著提高了硅橡胶的阻尼值。但是该共聚物在 结构上却已与硅橡胶大相径庭，使得硅橡胶优异的耐高低温性能随之变差，且在使用温度范围内使橡胶材料的模量变化增大，不利于在宽温域范围内获得稳定的阻尼性能。从易于实现工业化和获得性能稳定的阻尼硅橡胶出发，由合成苯基硅橡胶制备阻尼硅橡胶是一条主流的技术路线。

发明内容

本发明针对现有技术的不足而提供一种共聚型高性能阻尼硅橡胶及其制备方法。其特点是通过共聚在甲基乙烯基硅氧烷链段中引入含有甲基苯基硅氧烷(PMPS)结构单元，二苯基硅氧烷(PDPS)结构单元和乙烯基硫化活性点(D^vi)，合成三元共聚的苯基硅橡胶。利用不同苯基硅氧烷多重链段松弛谱的叠加，使其形成比普通二元共聚的苯基硅橡胶阻尼值更高的阻尼硅橡胶。由于PMPS结构单元的嵌入，使三元共聚物上的苯基分布更加均匀，链段间弛豫和位阻效应更加匹配，从而获得一种玻璃化转变区的跨越温度范围宽和阻尼值较高的阻尼材料。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述的原料分数除特殊说明外，均为摩尔份数。

共聚型高性能阻尼硅橡胶的结构式为：

n＝100，m＝1～50，p＝1～500，q＝0.001～1。

共聚型高性能阻尼硅橡胶的制备方法包括以下步骤：

(1)、甲基苯基二氯硅烷的提纯

按重量份计，将工业级的甲基苯基二氯硅烷100份加入带有搅拌器和温度计的反应器中，`在温度-3～12℃下，将水与乙腈按1∶2～4重量比配制混合溶液，在搅拌下滴入上述反应器内，待混合溶液滴加完毕后，维持搅拌1～2h，然后在温度190-205℃蒸馏提纯得到甲基苯基二氯硅烷液体，纯度从35wt％提升到93.6～96.7wt％；

(2)、含甲基苯基硅氧烷的混合环体的制备