[发明专利]用于抗震吸能的功能填料和抗震吸能材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于抗震吸能的功能填料和抗震吸能材料及其制备方法，功能填料是含有聚硼硅氧烷‑丙烯酸酯聚合物的三维立体的球壳结构。本发明的抗震吸能材料吸能抗冲击性更优越，同时具有高阻尼、减震功能，其中功能填料中的聚硼硅氧烷弹性体的硬度、模量和刚性都会随外力发生而改变，当受到外力冲击时，由于受到快速挤压，聚硼硅氧烷弹性体的柔性链段上的硼氧原子间距缩小从而形成配位键提高了交联程度，材料变得更加有弹性，当外力消失后，又恢复过来，从而起到吸能作用，同时球壳结构的丙烯酸酯聚合物在交联剂作用下，材料强度高，与柔软的球核结构协同，能够进一步改善材料的能量吸收效果。

技术领域

本发明涉及防护材料技术领域，更具体地说，涉及一种用于抗震吸能的功能填料和抗震吸能材料及其制备方法。

背景技术

现在市面上存在的抗冲击缓冲材料主要依靠的是利用柔软的可压缩弹性体或弹性体发泡品作为能量吸收材料，但是这些材料的抗冲击性有限，当被保护物受到剧烈外力作用时，依然会受到强大的冲击破坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于抗震吸能的功能填料和抗震吸能材料及其制备方法，解决了现有技术中的弹性体材料抗冲击效果有限的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种用于抗震吸能的功能填料，所述功能填料是含有聚硼硅氧烷-丙烯酸酯聚合物的三维立体的球壳结构。

在本发明的功能填料中，所述功能填料是由如下方法制备，包括：

S1、以聚硼硅氧烷弹性体作为球核结构，将聚硼硅氧烷弹性体溶解于乙酸乙酯中形成聚硼硅氧烷弹性体溶液，将第一聚合单体、第二聚合单体、第三聚合单体和引发剂溶于乙酸乙酯中形成单体混合液，将乳化剂溶于水中形成水相，将聚硼硅氧烷弹性体溶液、单体混合液中的其中第一部分混合液以及水相在高速搅拌下混合形成乳液；其中，聚硼硅氧烷在水相中以种子形态存在；

聚硼硅氧烷弹性体通过如下方法制备：取硼酸加入三颈瓶，按照化学计量比r＝1(硼酸与端羟基聚二甲基硅氧烷的末端羟基的摩尔比)，将端羟基聚二甲基硅氧烷(运动粘度750cst、3500cst，两种粘度物质的摩尔比为1∶1)加入三颈瓶中，在室温下电磁搅拌2h，再油浴120℃加热反应48h。其中，反应副产物水通过减压蒸馏装置去除。反应后，冷却得到聚硼硅氧烷弹性体聚合物；

S2、待反应第一段时间后，将单体混合液中的剩余的第二部分混合液继续缓慢滴加入乳液中，再继续反应第二段时间，通过聚硼硅氧烷上的乙烯基与聚合单体在球核结构外面反应形成球壳结构；所述第一聚合单体选自1-6碳烷基链的丙烯酸酯的至少一种，所述第二聚合单体为乙烯基硅氧烷；其中，1-6碳烷基链的丙烯酸酯优选采用1-6碳烷基链的甲基丙烯酸酯，更优选采用丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯，丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯的质量比为4：2～4；

S3、将溶解于乙酸乙酯中的固化剂滴加至步骤S2中反应后的溶液中，反应第三段时间后冷却过滤后得到固体的功能填料。

需要说明的是，上述S1-S3步骤中，每一步骤都是在高速搅拌的情况下混合。

在本发明的功能填料中，在步骤S3之后还包括步骤S4：将得到的固体的功能填料冷冻打碎，控制功能填料的粒径为1-20μm，优选功能填料的粒径控制为3-10μm，更优选功能填料的粒径控制为3-5μm。

在本发明的功能填料中，所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、甜菜碱、多元醇脂肪酸酯、聚乙烯醇中的一种或多种；乳化剂优选采用十二烷基苯磺酸钠或聚乙烯醇；

所述第三聚合单体选自双丙酮丙烯酰胺(DAAM)、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸酯羟乙酯、丙烯酸中的一种或多种，其中丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸酯羟乙酯、丙烯酸可以是含有甲基的丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸酯羟乙酯、丙烯酸；第三聚合单体优选采用双丙酮丙烯酰胺(DAAM)或丙烯酸缩水甘油酯；