一种硅橡胶用耐热添加剂及其制备方法

本发明属于橡胶耐热添加剂制备，涉及一种硅橡胶用耐热添加剂及其制备方法。

背景技术：

1、硅橡胶因其在一定的温度范围内具有优异的电绝缘性、抗紫外线、柔韧性、疏水性和耐高低温，故而被广泛应用于电子设备、航空航天和机械加工等领域，但在使用过程中会发生变硬变脆等老化问题，通常的解决方法就是添加耐热助剂，且此种方法有操作方便，工艺简单，成本较低等优点，适合于工业生产当中。

2、为了提高硅橡胶的热氧稳定性，阻止其侧有机基的热氧化，可在硅橡胶胶料中加入热氧稳定剂（耐热添加剂）。金属氧化物（zro2、ceo2和tio2等）对有机硅材料有增容作用和消除老化过程中产生的自由基，从而阻止了自由基对橡胶分子的破坏作用，大大提高了硅橡胶的耐热空气老化性能。同时纳米ceo2等金属氧化物对有机硅材料耐热性能的影响最大，但纳米级氧化铈容易发生团聚。

技术实现思路

1、本发明针对传统硅橡胶改性中存在的问题提出一种新型的硅橡胶用耐热添加剂及其制备方法。

2、为了达到上述目的，本发明是采用下述的技术方案实现的：

3、一种硅橡胶用耐热添加剂，所述硅橡胶用耐热添加剂为经硅烷偶联剂改性后的纳米ceo2、纳米zro2、纳米tio2的混合物。

4、作为优选，上述硅橡胶用耐热添加剂的制备方法，步骤如下：

5、（1）将纳米金属氧化物加入乙醇中，混合均匀，得到纳米金属氧化物分散液；硅烷偶联剂加入乙醇中混合均匀得到改性液，将纳米金属氧化物分散液与改性液混合均匀，加入乙酸，超声处理后剧烈搅拌反应过夜。

6、（2）反应液离心、洗涤后干燥，得到改性纳米金属颗粒。

7、（3）将改性纳米金属颗粒加入硅橡胶基胶，制备硅橡胶。

8、作为优选，步骤（1）中的所述纳米金属氧化物为纳米ceo2、纳米zro2和纳米tio2，三种纳米金属氧化物可以单独经过硅烷偶联剂改性之后再按比例混合后使用，也可以将三种纳米金属氧化物按照比例混合后集中进行改性处理。硅烷偶联剂为kh-550、kh-560、kh-570、kh792、dl6021中的任意一种或多种混合使用；超声处理时间为30min以上，所述纳米金属氧化物与硅烷偶联剂的质量比为（5-8）:1。

9、作为优选，步骤（2）中反应液离心后采用乙醇洗涤，并且重复离心洗涤三次；干燥过程为常温下干燥20h以上。

10、作为优选，步骤（3）中所述改性纳米金属颗粒为经过改性后的纳米ceo2、纳米zro2和纳米tio2的混合物，纳米ceo2、纳米zro2和纳米tio2的质量比为：（2-4）：1:（1.5-2.5）。

11、硅烷偶联剂改性纳米金属颗粒可以降低纳米金属颗粒表面羟基的含量，使得纳米颗粒之间氢键相互作用减弱甚至消失，进而阻止纳米金属颗粒相互靠近发生团聚。

12、在高温热空气中，硅橡胶生胶分子的侧有机基会被氧化，分解出甲醛和甲酸等小分子，同时引起交联，使硅橡胶制品逐渐变脆，失去弹性。改性金属纳米粒子的加入能够阻止侧链甲基的自由基交联老化反应，缓解硅橡胶逐渐变硬变脆产生裂纹。本发明所提出的三种改性金属纳米粒子需复配后进行使用，单独使用其中的某一种或某两种改性金属纳米粒子无法达到理想的效果，三种改性金属纳米粒子之间的用量和比例对于硅橡胶的最终性能具有较大的影响。

13、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

14、1.本发明改性的金属氧化物操作简单，价格低廉，原料易得，且纯化容易，无需复杂操作，产品成功率极高。

15、2.本发明改性后的金属氧化物加入橡胶基质后生产得到的产品耐热性能明显提高，分解速度更慢，使用寿命延长。

16、3.本发明所提出的复合改性纳米金属颗粒以不同比例混合会对橡胶性质产生不同影响，为进一步橡胶新产品研发提供更多可能性。

技术特征：

1.一种硅橡胶用耐热添加剂，其特征在于，所述硅橡胶用耐热添加剂为经硅烷偶联剂改性后的纳米ceo2、纳米zro2、纳米tio2的混合物。

2.权利要求1所述硅橡胶用耐热添加剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：

3.根据权利要求2所述硅橡胶用耐热添加剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的所述纳米金属氧化物为纳米ceo2、纳米zro2和纳米tio2，硅烷偶联剂为kh-550、kh-560、kh-570、kh792、dl6021中的任意一种或多种；超声处理时间为30min以上，所述纳米金属氧化物与硅烷偶联剂的质量比为（5-8）:1。

4.根据权利要求2所述硅橡胶用耐热添加剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中反应液离心后采用乙醇洗涤，并且重复离心洗涤三次；干燥过程为常温下干燥20h以上。

5.根据权利要求2所述硅橡胶用耐热添加剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述改性纳米金属颗粒为经过改性后的纳米ceo2、纳米zro2和纳米tio2的混合物，纳米ceo2、纳米zro2和纳米tio2的质量比为：（2-4）：1:（1.5-2.5）。

技术总结本发明属于橡胶耐热添加剂制备技术领域，涉及一种硅橡胶用耐热添加剂及其制备方法。将纳米金属氧化物分散液与改性液混合均匀，加入乙酸，超声处理后剧烈搅拌反应过夜。反应液离心、洗涤后干燥，得到改性纳米金属颗粒。将改性纳米金属颗粒加入硅橡胶基胶，制备硅橡胶。本发明改性的金属氧化物操作简单，价格低廉，原料易得，且纯化容易，无需复杂操作，产品成功率极高。改性后的金属氧化物加入橡胶基质后生产得到的产品耐热性能明显提高，分解速度更慢，使用寿命延长。技术研发人员：许兴东,杨维澳,冯名雪,张俊英,冯圣玉受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：技术公布日：2024/12/23