纳米复合材料因其分散相尺寸介于宏观与微观之间的过渡区,这给材料的物理和化学性质带来特殊的变化,而且纳米材料由于比表面积大、粒间距小、表面活性高,并在磁性、光学性、电磁波吸收、化学活性等方面呈现出许多优异的特性,将其应用于高分子领域,可以明显改善高分子材料的物理机械性能、热稳定性、阻隔性、导电性、光学性等,是当前人们研究的热点。
硅橡胶( Silicon Rubber )是耐热性、耐寒性最好的一类橡胶,在橡胶工业中占有重要而特殊的地位。多年来,硅橡胶在品种、性能、应用和产量等方面都有了快速的发展,广泛应有于电绝缘产品和密封制品等方面。硅橡胶产品已经在军事尖端技术中获得重大应用,如在运载火箭、导弹、通信广播卫星、实验卫星、“长征三号”火箭等试验中使用。另外在民用方面也获得了广泛的应用。例如在建筑业 RTV-1 大量用在嵌板、玻璃幕墙、门窗框架、预制混凝土板、公路、跑道、超净厂房、冷藏库等的接缝的密封。内装修方面用在厨房瓷砖、浴缸、水槽以及马桶周围的密封。此外还用作中空玻璃的密封,屋顶保温、防漏和室内外的修补材料等。
有机硅氧烷分子之间作用力很小,生胶单独硫化后其力学性能差,只有 0.3Mpa 左右,无使用价值,为了提高其力学性能,必须用填料补强。采用适当的补强剂可使硅橡胶硫化胶的强度达到 1Mpa 左右。目前工业上硅橡胶主要是用气相法二氧化硅(白碳黑)来补强,它们可以把硫化胶的强度提高 20~30 倍。但存在几个问题:
1 、气相法二氧化硅价格贵。 100 份生胶中一般要添加 10~20 份气相法二氧化硅,拉伸强度约为 1~1.5 ,伸长 200% 左右。
2 、气相法二氧化硅粒径非常小( 5~20nm ),极易团聚,不易分散在生胶中,难以获得纳米尺度的均匀共混。
3 、气相法二氧化硅在操作时容易被吸入人体,对操作者身体健康影响很大,易造成“硅肺”。
针对以上问题,我们采用价格便宜的层状硅酸盐来增强硅橡胶,利用硅橡胶分子链插层进入硅酸盐的片层之间使层状硅酸盐解离成纳米量级的微粒均匀分散在硅橡胶基体中,最后得到的补强硅橡胶性能大幅度提高。具体表现在以下几个方面:
1 .层状硅酸盐价格便宜。 100 份生胶中一般要添加 1~6 份改性的层状硅酸盐通过反应可使硅橡胶的拉伸强度提高 200~300 倍;伸长提高 100% 左右。例如添加 1% 的改性的层状硅酸盐通过反映可使硅橡胶的拉伸强度达 1.8Mpa ,伸长为 380% 。比添加 20 份的气相法二氧化硅性能还要高。添加 4% 的改性的层状硅酸盐则可使硅橡胶的拉伸强度达到 2 。 26Mpa ,伸长为 300% 。
2 .很好的解决了纳米粒子分散问题。改性的层状硅酸盐很容易分散在生胶中。因为其粒子比较大且填料用量很少,所以没有团聚的问题。
3 .对操作者身体健康没有影响。
现在研究的结果表明,各项技术指标在国内外均处于领先地位。