[发明专利]以原位接枝改性的介孔二氧化硅囊泡连续聚集体为功能填料制备硅橡胶海绵隔热材料的方法

说明书

本发明公开了介孔二氧化硅囊泡连续聚集体的原位接枝改性制备预混料的方法，及采用预混料为主要原料制备加成型硅橡胶海绵隔热材料的方法。(1)在碱性催化剂作用下，端乙烯基硅油、水和囊泡经化学平衡反应，原位产生的硅羟基以三种不同的形式存在：接枝在囊泡表面的聚硅氧烷末端、聚硅氧烷的两端和一端硅羟基一端乙烯基的混合封端聚硅氧烷。预混料的囊泡表面接枝率、硅羟基封端聚硅氧烷含量和乙烯基封端聚硅氧烷含量可通过调整原料比例等控制，实现原位囊泡的接枝改性和活性羟基组份的合成，工艺环节少，无污染，低气味；(2)采用预混料为主要原料制备加成型硅橡胶海绵，液态硅橡胶粘度低，强度高，其导热系数随着囊泡添加比例的增加而降低。

技术领域

本发明涉及一种原位接枝改性介孔二氧化硅囊泡连续聚集体(以下简称囊泡)增效的预混料及改性方法，本发明还涉及含有上述预混料的原位接枝改性囊泡增效的硅橡胶海绵隔热材料及其制备方法。

背景技术

目前，柔性保温隔热材料通常是指传统的聚氨酯海绵，导热系数低至0.02W/(m·K)，缺点是耐温性差、吸水率高、容易降解、燃烧烟气毒性大。硅橡胶海绵，又称为硅橡胶泡沫，是硅橡胶经过发泡成型工艺制成的一种多孔性的海绵状的高分子弹性体，具有低密度、耐热、阻燃、隔热、隔音、减震、阻尼、耐水、耐候、压缩永变低、气密性好等一系列优点。当前市场上的硅橡胶海绵的可以长期耐温-55℃～200℃、阻燃FVO级、抗滴落性、抑烟性好、烟气无毒、疏水隔潮，但是其导热系数在0.05W/(m·K)左右，保温效果不理想。随着硅橡胶成本下降和技术的成熟，硅橡胶海绵有望成为一种非常有潜力的柔性保温隔热材料。

进一步降低硅橡胶海棉导热系数的关键在于降低表观密度和减小泡孔直径。众所周知，二氧化硅气凝胶、玻璃微珠、空气和硅橡胶的导热系数分别在0.018、0.030、0.026和0.20W/(m·K)左右，增加空气和轻质填料的体积比有利于大幅度硅橡胶泡棉降低导热系数。专利文献CN103130454A在缩合型液态硅橡胶里超高比例添加空心玻璃微珠的硅橡胶泡棉基体的导热系数0.048W/(m·K)，对其进一步添加气凝胶的制品的导热系数降低至0.02W/(m·K)，但是高比例添加非补强性的填料必然导致泡棉失去回弹性和韧性。专利文献

WO2018148290A1在本体不发泡的常规加成型液态硅橡胶里添加9.09/％质量份的玻璃空心微珠，其表观密度和热导率分别仅为0.87g/cm³和0.17W/(m·K)，效果不显著。

专利文献US9488311使用热分解发泡剂提高发泡倍率，表观密度低于0.080g/cm³，导热系数低于0.04W/(m·K)，但是热分解产生的泡孔直径粗大且不均匀，空气对流不利于降低导热系数。专利文献US5010115采用加成型液态硅橡胶体系，在铂金催化剂作用下，长链烷基醇与含氢硅氧烷脱氢发泡，表观密度最低达到0.050g/cm³，但是该体系无补强填料，强度差，指导意义强，实用性差。通常，液态硅橡胶表面张力低，亲油疏水，力学强度低，表面改性的高比表面积的气相法二氧化硅是其理想的补强剂，增强效果约有50多倍。因此，通常在气相法二氧化硅补强的加成型发泡液态硅胶里添加少量的气凝胶、硅藻土、蒙脱土、蛭石等作为增稠剂，与表面活性剂一起，细化油包水的液滴直径，可以提高成核密度，对泡棉的泡孔孔型、泡孔密度、孔径分布和表观密度均有显著影响，在US20180057652A1、JPWO2017110565A1、US20110021649A1、US4460713、WO2005085357A1等专利文献均有述及，但是增稠剂的添加量太少，增稠剂本身对导热系数影响十分有限。此外，气凝胶吸水后隔热性能下降，故专利文献KR20090061301A和US 6475561B1特意对气凝胶表面大量存在的硅羟基进行疏水性处理，有效降低了气凝胶的吸水性，使其隔热性能显著提高。虽然对气凝胶、玻璃空心微珠、硅藻土、蒙脱土、蛭石等亲水性填料进行疏水化处理可以降低填料的增稠性，但是高比例添加的补强性偏差，橡胶的柔韧性和回弹性均有不同程度的损失。