本發明屬于有機硅阻尼材料，具體涉及一種用于苯基硅橡膠的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑及其制備方法和應用。

背景技術：

1、公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

2、隨著科技的不斷進步，機械設備的運行速度日益提升，這導致機械設備在工作過程中產生更為強烈的振動。這種振動不僅顯著降低了設備的精確度、可靠性和穩定性，還縮短了機械設備的使用壽命。因此，控制和消除振動成為衡量裝備制造水平的重要標準之一。橡膠阻尼材料因其優異的減振性能，能夠有效減少機械設備運行時的振動，使得開發高性能橡膠阻尼材料成為材料科學領域的重要研究方向。

3、硅橡膠因其獨特的-si-o-si-主鏈結構，與傳統的碳鏈橡膠在性能上有著顯著區別。si-o-si鍵的鍵能高達460?kj/mol，遠高于c-c鍵的346?kj/mol，同時si-o-si鍵的鍵長和鍵角也相對較大，這些結構特性賦予了硅橡膠卓越的耐高低溫、耐輻照和耐紫外線性能。然而，由于硅橡膠分子鏈的高柔順性，其阻尼性能相對較差。為了提高硅橡膠的阻尼性能，科研人員在硅橡膠中引入大位阻的苯基基團，但即便如此，苯基硅橡膠的阻尼性能仍未能滿足高阻尼要求的應用。因此，為了進一步提升苯基硅橡膠的阻尼性能，仍需要通過添加阻尼添加劑來對其進行改性。

4、聚硼硅氧烷是在聚硅氧烷分子中引入硼元素的一種有機硅類高分子，這種有機-無機雜化材料擁有高鍵能的b-o鍵（537.6?kj/mol）和si-o鍵（422.5?kj/mol），賦予了其卓越的耐熱性、耐氧化性，使其廣泛應用于阻燃劑、自修復材料和抗沖擊材料中。現有專利中，如cn117467278a、cn109943076a通過將聚硼硅氧烷添加到室溫硫化硅橡膠中，得到硅橡膠復合材料，但是由于基體材料為室溫硫化硅橡膠，拉伸強度不足1mpa，力學性能較差。此外，由于聚硼硅氧烷和硅橡膠的相容性差，容易發生相分離，導致硅橡膠復合材料的阻尼性能難以滿足需要。

技術實現思路

1、為了解決現有技術中聚硼硅氧烷與苯基硅橡膠相容性差，容易發生相分離的問題，本發明提供了一種用于苯基硅橡膠的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑及其制備方法和應用。本發明從分子結構設計角度出發，將芳基基團引入聚硼硅氧烷分子，得到的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑與苯基硅橡膠的相容性良好，不會與苯基硅橡膠發生相分離，且可以為苯基硅橡膠提供良好的阻尼性能，大大拓寬苯基硅橡膠的有效阻尼溫域，滿足市場對高性能阻尼硅橡膠的需求。

2、為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

3、第一方面，本發明提供了一種用于苯基硅橡膠的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑，所述聚硼硅氧烷型阻尼添加劑的數均分子量為1000~12000，具有如式i、式ii、式iii或式iv所示的結構：

4、式i；

5、式ii；

6、式iii；

7、式iv；

8、式中，r3選自苯基、聯苯基和蒽基中的一種，a選自1~5中的正整數，b:a≤50%，a的結構式如v所示：

9、式v；

10、式中，r1和r2獨立地選自甲基、苯基、乙烯基和氫原子中的一種或幾種的組合，m:n≤30%，m≤100。

11、由于硼原子的引入，聚硼硅氧烷中形成了p-π、d-π共軛，而且硼氧動態鍵的解離和重新締合能夠有效地消耗能量，在阻尼添加劑中存在的巨大潛力。但是聚硼硅氧烷與硅橡膠的相容性較差，容易發生相分離。本發明中使用含有芳環的含硼芳基化合物作為構成聚硼硅氧烷型阻尼添加劑的原料，通過硼酸與聚硅氧烷中羥基的交聯將芳基引入到聚硼硅氧烷中，得到的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑與苯基硅橡膠的相容性良好，不會與苯基硅橡膠發生相分離，且可以為苯基硅橡膠提供良好的阻尼性能。

12、優選地，所述聚硼硅氧烷型阻尼添加劑的粘度為100~20000?mpa·s。

13、優選地，a的數均分子量為1000~10000。

14、優選地，r1和r2均為甲基。

15、優選地，a為1或2，b為1。

16、隨聚硼硅氧烷的聚合度升高，其中硼占比和芳基占比下降，造成聚硼硅氧烷型阻尼添加劑的性能下降。為了提高硼含量，通過控制反應的溫度和時間，避免了大分子量聚硼硅氧烷的出現。

17、第二方面，本發明提供了一種如第一方面所述的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑的制備方法，包括以下步驟：

18、將端羥基聚硅氧烷與有機溶劑混合后加入含硼芳基化合物，混合均勻后加熱反應得到聚硼硅氧烷粗制品，聚硼硅氧烷粗制品經旋蒸、溶解、過濾、旋蒸和干燥后即得所述聚硼硅氧烷型阻尼添加劑。

19、優選地，所述端羥基聚硅氧烷和含硼芳基化合物的羥基比為1:(0.2~3)。

20、優選地，所述端羥基聚硅氧烷的數均分子量為1000~10000，所述端羥基聚硅氧烷的結構式如式vi所示：

21、式vi。

22、優選地，所述含硼芳基化合物包括苯硼酸、1,4-苯二硼酸、1,3-苯二硼酸、聯苯二硼酸和蒽-9,10二硼酸中的至少一種。

23、優選地，加熱反應的反應溫度為90℃~150℃，反應時間為8~24?h。

24、優選地，所述有機溶劑包括甲苯和二甲苯中的至少一種。

25、第三方面，本發明提供了如第一方面所述的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑在制備硅橡膠中的應用。

26、上述本發明的一種或多種技術方案取得的有益效果如下：

27、（1）本發明制備的用于苯基硅橡膠的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑，與其它聚硼硅氧烷相比，與苯基硅橡膠的相容性良好，不會發生相分離的問題。在苯基硅橡膠中引入聚硼硅氧烷，苯基硅橡膠與聚硼硅氧烷間可以生成硼氧動態鍵，并且該發明中聚硼硅氧烷中含有芳基，與苯基硅橡膠可以產生π-π相互作用，顯著增加了苯基硅橡膠的能量耗散，提高了苯基硅橡膠的阻尼性能。

28、（2）本發明制備的用于苯基硅橡膠的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑，與苯基硅橡膠的相容性良好，制備的阻尼硅橡膠高溫阻尼性能明顯提高。有效阻尼溫域至少提高了14℃，tanδ＞0.2的溫域范圍至少提高了179℃，且不影響硅橡膠的玻璃化轉變溫度，力學性能優異，最高拉伸強度達到5.7mpa，耐疲勞性能好，使用壽命長，拓寬了阻尼硅橡膠的應用范圍，且該阻尼添加劑制備工藝簡單，制備成本低，便于市場化應用。

29、（3）目前對于聚硼硅氧烷的研究主要應用于抗沖擊材料、自修復材料、粘接材料等領域，本發明利用聚硼硅氧烷中的硼氧動態鍵解離、締合過程中對能量的耗散，開發了其作為阻尼添加劑的應用，并引入苯基增加了其與苯基硅橡膠的相容性，制備了一種用于苯基硅橡膠的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑，解決了聚硼硅氧烷與苯基硅橡膠相容性差的問題，拓寬了聚硼硅氧烷的應用范圍。

技術特征：

1.一種用于苯基硅橡膠的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑，其特征在于，所述聚硼硅氧烷型阻尼添加劑的數均分子量為1000~12000，具有如式i、式ii、式iii或式iv所示的結構：

2.如權利要求1所述的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑，其特征在于，所述聚硼硅氧烷型阻尼添加劑的粘度為100~20000?mpa·s。

3.如權利要求1所述的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑，其特征在于，a的數均分子量為1000~10000。

4.一種如權利要求1~3任一項所述的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述端羥基聚硅氧烷和含硼芳基化合物的羥基比為1:(0.2~3)。

6.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述端羥基聚硅氧烷的數均分子量為1000~10000，所述端羥基聚硅氧烷的結構式如式iv所示：

7.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述含硼芳基化合物包括苯硼酸、1,4-苯二硼酸、1,3-苯二硼酸、聯苯二硼酸和蒽-9,10二硼酸中的至少一種。

8.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，加熱反應的反應溫度為90℃~150℃，反應時間為8~24?h。

9.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑包括甲苯和二甲苯中的至少一種。

10.如權利要求1~3任一項所述的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑在制備硅橡膠中的應用。

技術總結
本發明屬于有機硅阻尼材料技術領域，具體涉及一種用于苯基硅橡膠的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑及其制備方法和應用。用于苯基硅橡膠的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑，制備原料包括端羥基聚硅氧烷和含硼芳基化合物，端羥基聚硅氧烷和含硼芳基化合物的羥基比為1:(0.2~3)。本發明從分子結構設計角度出發，將芳基基團引入聚硼硅氧烷分子，得到的聚硼硅氧烷型阻尼添加劑與苯基硅橡膠的相容性良好，不會與苯基硅橡膠發生相分離，且可以為苯基硅橡膠提供良好的阻尼性能，大大拓寬苯基硅橡膠的有效阻尼溫域，滿足市場對高性能阻尼硅橡膠的需求。

技術研發人員：祝琳,韓馨毅,周傳健
受保護的技術使用者：山東大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28