CN101987927A

CN101987927A - 一种多元硅烷改性纳米二氧化硅的制备方法

Info

Publication number: CN101987927A
Application number: CN2009100416891A
Authority: CN
Inventors: 任绍志
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2011-03-23

Abstract

本发明涉及一种用多元硅烷改性纳米二氧化硅的制备方法，特别涉及此改性纳米二氧化硅在单组分聚氨酯密封胶中的应用。解决了纳米二氧化硅在聚氨酯密封胶中难分散，及二氧化硅改性过程中高能耗或表面处理后续操作复杂的缺陷，经过多元硅烷改性的纳米二氧化硅有助于提高与各种基材的粘接强度。技术方案是：纳米二氧化硅30～40％，多元硅烷偶联剂0.2～5％，增塑剂60～70％。改性纳米二氧化硅的制备过程，将纳米二氧化硅与多元硅烷偶联剂在高速混合机中混合30min，然后加入增塑剂，继续混合30min，最后在三辊开炼机中过辊3～10次，制得多元硅烷改性纳米二氧化硅母料。

Description

一种多元硅烷改性纳米二氧化硅的制备方法

技术领域

本发明涉及一种多元硅烷改性纳米二氧化硅的制备，并且应用于聚氨酯密封胶。

背景技术

由于白炭黑内部的聚硅氧和外表面存在的活性硅醇基及其吸附水，使其呈亲水性，在有机相中难以湿润和分散，而且，由于其表面存在羟基，表面能较大，聚集体总倾向于凝聚，因而产品的应用性能受到影响。为此，需要对白炭黑进行表面改性，以改善其应用效果。

采用多元硅烷对纳米二氧化硅表面进行改性，可以改变不同硅烷的比例，灵活的调节纳米二氧化硅表面极性和化学活性，有利于生产工艺中纳米二氧化硅颗粒的分散、相溶以及与聚氨酯的交联控制。交联到聚氨酯链上的多元硅烷，其一为高反应活性的硅烷，可以快速粘接，提高产品的粘接强度，改善产品初粘性能；另一为高强度硅烷，可以生成更多的交联度大的硅氧键，提高产品的粘接强度，改善产品耐老化性能。

有机物改性纳米二氧化硅常用的方法分为干法、湿法和压热法。干法处理过程简单，后处理工序少，易于实现规模化工业生产，缺点是其改性剂消耗量大，操作条件严格，设备要求高，因而产品成本高。湿法处理工艺简单，产品质量容易控制，改性剂消耗量大，缺点是其产品后处理过程复杂、且造成有机溶剂污染。

纳米二氧化硅应用于密封胶中可以改善分散性、产品的耐久性及触变性。由于纳米二氧化硅的堆积密度小，添加入聚氨酯预聚中难于分散。

本发明克服了常用的纳米二氧化硅表面改性的缺陷，多元硅烷的选择及表面改性工艺特别适合于密封胶的生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米二氧化硅表面改性的制备方法并应用于聚氨酯密封胶中，使生产出的单组分聚氨酯密封胶与各种基材具有良好的粘接性能及耐老化性能。

本发明多元硅烷改性纳米二氧化硅的组分重量比为：

纳米二氧化硅 30～40％

多元硅烷 0.2～5％

增塑剂 60～70％

本发明多元硅烷改性纳米二氧化硅的工艺过程为：

计量的纳米二氧化硅及多元硅烷在温度为30～100℃的高速混合机中搅拌30min，然后在条件下加入计量的增塑剂继续混合30min，最后将此混合物在常温下过三辊开炼机3～10次，制得多元硅烷改性纳米二氧化硅母料。

本发明所述的增塑剂为液体石油树脂、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二癸酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二(十一烷)酯、己二酸二甲酯、己二酸二异丙酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛酯、苯甲酸二醇酯、癸二酸二甲酯、癸二酸二乙酯、癸二酸二异丙酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯在内的一种或两种以上混合物。。

本发明所述的多元硅烷偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、β-(3，4环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、双-(γ-三甲氧基硅丙基)胺、N-乙基-氨异丁基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在内的一种或几种。

本发明的优点和效果：

本发明的多元硅烷改性二氧化硅实现二氧化硅的改性与分散一体化的生产，特别适用于聚氨酯密封胶的生产工艺中，通过调节多元硅烷的种类及比例可实现密封胶与不同的基材都具有良好的粘接效果，并且具有优异的耐老化性能。

具体实施方式

实例1

选用下列原料制成多元硅烷改性纳米二氧化硅母料：

纳米二氧化硅 30％

硅烷1(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷) 0.3％

硅烷2(N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷)1％

增塑剂(邻苯二甲酸二癸酯) 68.7％

按照上述多元硅烷改性纳米二氧化硅工艺流程制备表面改性纳米二氧化硅母料，应用于单组分聚氨酯密封胶中。所制得的密封胶剪切强度大于3.0Mpa，黑边玻璃100％内聚破坏，拉伸强度大于5.0Mpa，具有优良的耐老化性能，产品内外强度一致。

实例2

选用下列原料制成多元硅烷改性纳米二氧化硅母料：

纳米二氧化硅 35％

硅烷1(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷) 0.5％

硅烷2(N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷) 1.2％

增塑剂1(多元醇苯甲酸酯) 33.3％

增塑剂2(邻苯二甲酸二辛酯) 30％

按照上述多元硅烷改性纳米二氧化硅工艺流程制备表面改性纳米二氧化硅母料，应用于单组分聚氨酯密封胶中。

本发明与国内外同类产品用于按下列工艺流程应用于单组分聚氨酯密封胶中，所得性能如下：所制得的密封胶剪切强度大于3.5Mpa，拉伸强度大于5.0Mpa，黑边玻璃100％内聚破坏，具有优良的耐老化性能，产品内外强度一致。

Claims

1.多元硅烷改性纳米二氧化硅，包括多元硅烷、纳米二氧化硅、增塑剂，其重量配比是多元硅烷0.2～5％，纳米二氧化硅30～40％，增塑剂60～70％；

2.多元硅烷/纳米二氧化硅改性单组分聚氨酯密封胶的制备，包括聚氨酯预聚体、增塑剂、填料、多元硅烷改性纳米二氧化硅母料、固化催化剂、触变剂，其特征是：预聚体20～70％，填料30～50％，除水剂0.2～8％，硅烷偶联剂0.5～2％，多元硅烷改性纳米二氧化硅母料1～15％，固化催化剂0.5～1％，除水剂0.5～1.5％；

3.根据权利要求1所述的多元硅烷改性纳米二氧化硅，其特征是：多元硅烷包括苯胺甲基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、β-(3，4环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、双-(γ-三甲氧基硅丙基)胺、N-乙基-氨异丁基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在内的一种或几种；

4.根据权利要求1所述的多元硅烷改性纳米二氧化硅，其特征在于：其特征在于所述的增塑剂为液体石油树脂、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二癸酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二(十一烷)酯、己二酸二甲酯、己二酸二异丙酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛酯、苯甲酸二醇酯、癸二酸二甲酯、癸二酸二乙酯、癸二酸二异丙酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯在内的一种或两种以上混合物；

5.根据权利要求1所述的多元硅烷改性纳米二氧化硅，其特征在于：所述的改性工艺过程：计量的纳米二氧化硅及多元硅烷在高速混合机中搅拌30min，然后加入计量的增塑剂继续混合30min，最后将此混合物在常温下过三辊开炼机3～10次，制得多元硅烷改性纳米二氧化硅母料；

6.根据权利要求2所述的单组分聚氨酯密封胶的制备，其特征在于所述的工艺过程采用高粘度胶生产的活塞式反应釜(ZL01271557.3)进行生产。