CN102719100A - 低挥发份硅橡胶混炼胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了低挥发份硅橡胶混炼胶，其特征在于所述低挥发份硅橡胶混炼胶按下列重量份数的原料组成：硅橡胶生胶100份，白炭黑20-70份，羟基硅油1-12份，乙烯基羟基硅油1-10份，含氢硅油0.5-8份，脱模助剂0.1-1.5份。还公开了低挥发份硅橡胶混炼胶的制备方法。本发明的优点是将羟基硅油和乙烯基羟基硅油混配使用作结构控制剂，使混炼胶硫化后挥发份低并且物理性质发生根本变化，所制备的硅橡胶混炼胶不但挥发份低，加工性能好，环保，并且在保持其它物理机械性能优良的基础上具有更好的撕裂强度，满足了一些特殊产品的需求。

Description

低挥发份硅橡胶混炼胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及硅橡胶技术领域，特别是一种低挥发份硅橡胶混炼胶及其制备方法的技术。

背景技术

硅橡胶是一种兼具无机和有机性质的高分子材料，主链由si-o-si键交替而成，侧链则是以si-c键连接的各种有机取代基。正是由于这种结构使其具有耐高低温、耐候、耐臭氧、抗电弧、电气绝缘性、高透气性及生理惰性等优异性能，在现代工业中应用广泛。但由于硅原子上主要连接甲基，其分子柔性大，分子链间相互作用力弱，导致硅橡胶的力学性能特别是撕裂强度较低。然而在电子、航空、食品、卫生领域，大量的硅橡胶制品是结构复杂的小零件，导致硫化制品的抗撕裂性能差，在热启模过程中制品容易被撕裂；并且有些用于接触食品的片、圈、管等硅橡胶制品还要求硅橡胶硫化后要有低的挥发份，而通过现有技术制备的硅橡胶混炼胶挥发份高，限制了硅橡胶的应用范围，因此，在如何有效提高硅橡胶强度的基础上，降低硅橡胶硫化后的挥发份成为硅橡胶材料及制品开发的关键，具有很大的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有低的挥发份、加工性能好，无毒无害，环保，并且具有好的物理机械性能，能够满足特殊产品的需求的低挥发份硅橡胶混炼胶及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现。

一种低挥发份硅橡胶混炼胶，其特征在于所述低挥发份硅橡胶混炼胶按下列重量份数的原料组成：硅橡胶生胶100份，白炭黑20-70份，羟基硅油1-12份，乙烯基羟基硅油1-10份，含氢硅油0.5-8份，脱模助剂0.1-1.5份。

具体来说，所述硅橡胶生胶100份，白炭黑40份，羟基硅油1份，乙烯基羟基硅油1份，含氢硅油3份，脱模助剂0.5份；

或者所述硅橡胶生胶100份，白炭黑40份，羟基硅油2份，乙烯基羟基硅油4份，含氢硅油3份，脱模助剂0.5份；

或者所述硅橡胶生胶100份，白炭黑40份，羟基硅油3份，乙烯基羟基硅油5份，含氢硅油3份，脱模助剂0.5份；

或者所述硅橡胶生胶100份，白炭黑70份，羟基硅油12份，乙烯基羟基硅油10份，含氢硅油8份，脱模助剂1.5份；

或者所述硅橡胶生胶100份，白炭黑20份，羟基硅油1份，乙烯基羟基硅油1份，含氢硅油0.5份，脱模助剂0.1份；

或者所述硅橡胶生胶100份，白炭黑60份，羟基硅油10份，乙烯基羟基硅油8份，含氢硅油5份，脱模助剂1份；

或者所述硅橡胶生胶100份，白炭黑50份，羟基硅油8份，乙烯基羟基硅油6，含氢硅油6份，脱模助剂0.8份。

所述硅橡胶生胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶或甲基三氟丙基硅橡胶。

所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基生胶，其中甲基50摩尔％以上，乙烯基0.001-10摩尔％，平均聚合度5000以上且其聚合度的上限为100000。

所述甲基乙烯基生胶中甲基80摩尔％以上，乙烯基0.01-5摩尔％，平均聚合度为20000。

一种前述低挥发份硅橡胶混炼胶的制备方法，包括下列步骤：

1)将前述重量份数的硅橡胶生胶、羟基硅油、乙烯基羟基硅油、脱模助剂和含氢硅油投入到捏合机内搅拌5-10分钟，再分批加入白炭黑捏合成团，等捏合均匀后，升温到150-180℃，在真空度0.05-0.07MPa下密炼0.5-4h，最后降温到80℃以下时出料得硅橡胶混炼胶；

2)将上述混炼胶静置，然后在开炼机上加硫化剂反炼，再进行一段硫化和二段硫化，并按照国标测定硅橡胶混炼胶一段硫化和二段硫化的机械性能。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明中硅橡胶生胶是硅橡胶混炼胶的骨架材料，对其性能起着决定性作用。用于制造硅橡胶混炼胶的生胶主要有二甲基硅橡胶，甲基乙烯基硅橡胶，甲基苯基乙烯基硅橡胶及甲基三氟丙基硅橡胶。本发明选用甲基乙烯基生胶，优选甲基50摩尔％以上，乙烯基0.001-10摩尔％；特别优选甲基80摩尔％以上，乙烯基0.01-5摩尔％；平均聚合度优选5000以上，特别优选为20000，聚合度的上限为100000。

白炭黑是硅橡胶的主要补强填料。纯硅生胶的机械性能强度很低，几乎没有使用价值，当加入补强填料后，硫化胶的拉伸强度可由0.35Mpa提高到14Mpa，补强度高达40倍。本发明所选用的白炭黑是经六甲基二硅氮烷处理的比表面积(BET法)至少为150m²/g的白炭黑。用处理过的白炭黑作补强剂，胶料的机械强度较高，胶料的混炼和返炼工艺性能好，硫化胶的透明度也好。

羟基硅油为低粘度的羟基封头的线性硅氧烷，加入到甲基乙烯基生胶后起控制胶料结构化、延长产品的保存期的作用。

乙烯基羟基硅油为低粘度的线性硅氧烷，加入到甲基乙烯基生胶后起控制胶料结构化、延长产品的保存期和补强、并且乙烯基羟基硅油上带有反应性基团，可有效降低硅橡胶硫化后的挥发份。

脱模助剂加入到甲基乙烯基生胶后，制品在加工结束后，很容易从模腔中脱离出来。脱模助剂采用硬脂酸锌。

与现有技术相比，本发明的优点是将羟基硅油和乙烯基羟基硅油混配使用作结构控制剂，使混炼胶硫化后挥发份低并且物理性质发生根本变化，所制备的硅橡胶混炼胶不但挥发份低，加工性能好，环保，并且在保持其它物理机械性能优良的基础上具有更好的撕裂强度，满足了一些特殊产品的需求。

具体实施方式

本发明低挥发份硅橡胶混炼胶，其特征在于所述低挥发份硅橡胶混炼胶按下列重量份数的原料组成：硅橡胶生胶100份，白炭黑20-70份，羟基硅油1-12份，乙烯基羟基硅油1-10份，含氢硅油0.5-8份，脱模助剂0.1-1.5份。本发明中低挥发份的意思是指制备的混炼胶中含有的低挥发份物质比较少，胶料性质稳定。例如，普通硅橡胶混炼胶在加热到一定温度后会有一些低挥发份的单体挥发出来从而影响胶料的稳定性，而低挥发份的混炼胶这种低挥发份的单体就比较少胶料也就比较稳定，主要是为食品安全以及环保方面考虑。

下面具体举例说明低挥发份硅橡胶混炼胶的原料组成：

实施例1：硅橡胶生胶100份，白炭黑40份，羟基硅油1份，乙烯基羟基硅油1份，含氢硅油3份，脱模助剂0.5份。

实施例2：硅橡胶生胶100份，白炭黑40份，羟基硅油2份，乙烯基羟基硅油4份，含氢硅油3份，脱模助剂0.5份。

实施例3：硅橡胶生胶100份，白炭黑40份，羟基硅油3份，乙烯基羟基硅油5份，含氢硅油3份，脱模助剂0.5份。

实施例4：硅橡胶生胶100份，白炭黑70份，羟基硅油12份，乙烯基羟基硅油10份，含氢硅油8份，脱模助剂1.5份。

实施例5：硅橡胶生胶100份，白炭黑20份，羟基硅油1份，乙烯基羟基硅油1份，含氢硅油0.5份，脱模助剂0.1份。

实施例6：硅橡胶生胶100份，白炭黑60份，羟基硅油10份，乙烯基羟基硅油8份，含氢硅油5份，脱模助剂1份。

实施例7：硅橡胶生胶100份，白炭黑50份，羟基硅油8份，乙烯基羟基硅油6，含氢硅油6份，脱模助剂0.8份。

前述硅橡胶生胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶或甲基三氟丙基硅橡胶。硅橡胶生胶为甲基乙烯基生胶，其中甲基50摩尔％以上，乙烯基0.001-10摩尔％，平均聚合度5000以上且其聚合度的上限为100000。最优选择是甲基乙烯基生胶中甲基80摩尔％以上，乙烯基0.01-5摩尔％，平均聚合度为20000。

本发明低挥发份硅橡胶混炼胶的制备方法，包括下列步骤：

1)将前述重量份数的硅橡胶生胶、羟基硅油、乙烯基羟基硅油、脱模助剂和含氢硅油投入到捏合机内搅拌5-10分钟，再分批加入白炭黑捏合成团，等捏合均匀后，升温到150-180℃，在真空度0.05-0.07MPa下密炼0.5-4h，最后降温到80℃以下时出料得硅橡胶混炼胶：

2)将上述混炼胶静置，然后在开炼机上加硫化剂反炼，再进行一段硫化和二段硫化，并按照国标测定硅橡胶混炼胶一段硫化和二段硫化的机械性能。

下面更详细描述制备方法：

实施例1：将平均聚合度为8500，乙烯基含量为0.12摩尔％的甲基乙烯基生胶100重量份，1重量份的羟基硅油，1重量份的乙烯基羟基硅油，3重量份的含氢硅油和0.5重量份的脱模助剂一次投入到捏合机中搅拌5-10min，再分三次加入40质量份的经六甲基二硅氮烷处理的比表面积(BET法)至少为150m²/g的白炭黑捏合成团，等捏合均匀后开始升温，等胶料温度升到160℃左右时开始抽真空，真空度维持在0.05-0.07MPa内，密炼0.5-4h，真空结束后冷却降温到80℃以下时出料，过滤，，包装得混炼胶。

对该硅橡胶混炼胶100重量份，用150mm开炼机混合分散0.5重量份2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷，混合均匀后放置12小时以上于170℃进行10min平板硫化即一段硫化，同时也于200℃进行4h后硫化即二段硫化，检测其机械性能及挥发份含量，测试结果如表1、表2。

实施例2：将平均聚合度为8500，乙烯基含量为0.12摩尔％的甲基乙烯基生胶100重量份，2重量份的羟基硅油，4重量份的乙烯基羟基硅油，3重量份的含氢硅油和0.5重量份的脱模助剂一次投入到捏合机中搅拌5-10min，再分三次加入40质量份的经六甲基二硅氮烷处理的比表面积(BET法)至少为150m²/g的白炭黑捏合成团，等捏合均匀后开始升温，等胶料温度升到160℃左右时开始抽真空，真空度维持在0.05-0.07MPa内，密炼0.5-4h，真空结束后冷却降温到80℃以下时出料，过滤，，包装得混炼胶。与实施例1同样操作，对硅橡胶混炼胶进行硫化测试，结果如表1、表2。

实施例3：将平均聚合度为8500，乙烯基含量为0.12摩尔％的甲基乙烯基生胶100重量份，3重量份的羟基硅油，5重量份的乙烯基羟基硅油，3重量份的含氢硅油和0.5重量份的脱模助剂一次投入到捏合机中搅拌5-10min，再分三次次加入40质量份的经六甲基二硅氮烷处理的比表面积(BET法)至少为150m²/g的白炭黑捏合成团，等捏合均匀后开始升温，等胶料温度升到160℃左右时开始抽真空，真空度维持在0.05-0.07MPa内，密炼0.5-4h，真空结束后冷却降温到80℃以下时出料，过滤，，包装得混炼胶。与实施例1同样操作，对硅橡胶混炼胶进行硫化测试，结果如表1、表2。

实施例4：将平均聚合度为8500，乙烯基含量为0.12摩尔％的甲基乙烯基生胶100重量份，4重量份的羟基硅油，6重量份的乙烯基羟基硅油和0.5重量份的脱模助剂一次投入到捏合机中搅拌5-10min，再分三次次加入40质量份的经六甲基二硅氮烷处理的比表面积(BET法)至少为150m²/g的白炭黑捏合成团，等捏合均匀后开始升温，等胶料温度升到160℃左右时开始抽真空，真空度维持在0.05-0.07MPa内，密炼0.5-4h，真空结束后冷却降温到80℃以下时出料，过滤，，包装得混炼胶。与实施例1同样操作，对硅橡胶混炼胶进行硫化测试，结果如表1、表2。

对比例1：将平均聚合度为8500，乙烯基含量为0.12摩尔％的甲基乙烯基生胶100重量份，7重量份的羟基硅油，3重量份的含氢硅油和0.5重量份的脱模助剂一次投入到捏合机中搅拌5-10min，再分三次次加入40质量份的经六甲基二硅氮烷处理的比表面积(BET法)至少为150m²/g的白炭黑捏合成团，等捏合均匀后开始升温，等胶料温度升到160℃左右时开始抽真空，真空度维持在0.05-0.07MPa内，密炼0.5-4h，真空结束后冷却降温到80℃以下时出料，过滤，，包装得混炼胶。与实施例1同样操作，对硅橡胶混炼胶进行硫化测试，结果如表1、表2。

对比例2：将平均聚合度为8500，乙烯基含量为0.12摩尔％的甲基乙烯基生胶100重量份，7重量份的乙烯基羟基硅油，3重量份的含氢硅油和0.5重量份的脱模助剂一次投入到捏合机中搅拌5-10min，再分三次次加入40质量份的经六甲基二硅氮烷处理的比表面积(BET法)至少为150m²/g的白炭黑捏合成团，等捏合均匀后开始升温，等胶料温度升到160℃左右时开始抽真空，真空度维持在0.05-0.07MPa内，密炼0.5-4h，真空结束后冷却降温到80℃以下时出料，过滤，，包装得混炼胶。与实施例1同样操作，对硅橡胶混炼胶进行硫化测试，结果如表1、表2。

表1 一段硫化机械性能

表2 二段硫化机械性能

Claims (10)

1.一种低挥发份硅橡胶混炼胶，其特征在于所述低挥发份硅橡胶混炼胶按下列重量份数的原料组成：硅橡胶生胶100份，白炭黑20-70份，羟基硅油1-12份，乙烯基羟基硅油1-10份，含氢硅油0.5-8份，脱模助剂0.1-1.5份。

2.根据权利要求1所述的低挥发份硅橡胶混炼胶，其特征在于：所述硅橡胶生胶100份，白炭黑40份，羟基硅油1份，乙烯基羟基硅油1份，含氢硅油3份，脱模助剂0.5份。

3.根据权利要求1所述的低挥发份硅橡胶混炼胶，其特征在于：所述硅橡胶生胶100份，白炭黑40份，羟基硅油2份，乙烯基羟基硅油4份，含氢硅油3份，脱模助剂0.5份。

4.根据权利要求1所述的低挥发份硅橡胶混炼胶，其特征在于：所述硅橡胶生胶100份，白炭黑40份，羟基硅油3份，乙烯基羟基硅油5份，含氢硅油3份，脱模助剂0.5份。

5.根据权利要求1所述的低挥发份硅橡胶混炼胶，其特征在于：所述硅橡胶生胶100份，白炭黑70份，羟基硅油12份，乙烯基羟基硅油10份，含氢硅油8份，脱模助剂1.5份。

6.根据权利要求2所述的低挥发份硅橡胶混炼胶，其特征在于：所述硅橡胶生胶100份，白炭黑20份，羟基硅油1份，乙烯基羟基硅油1份，含氢硅油0.5份，脱模助剂0.1份。

7.根据权利要求1所述的低挥发份硅橡胶混炼胶，其特征在于：所述硅橡胶生胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶或甲基三氟丙基硅橡胶。

8.根据权利要求7所述的低挥发份硅橡胶混炼胶，其特征在于：所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基生胶，其中甲基50摩尔％以上，乙烯基0.001-10摩尔％，平均聚合度5000以上且其聚合度的上限为100000。

9.根据权利要求8所述的低挥发份硅橡胶混炼胶，其特征在于：所述甲基乙烯基生胶中甲基80摩尔％以上，乙烯基0.01-5摩尔％，平均聚合度为20000。

10.一种权利要求1-9任一权利要求所述的低挥发份硅橡胶混炼胶的制备方法，包括下列步骤：

1)将所述重量份数的硅橡胶生胶、羟基硅油、乙烯基羟基硅油、脱模助剂和含氢硅油投入到捏合机内搅拌5-10分钟，再分批加入白炭黑捏合成团，等捏合均匀后，升温到150-180℃，在真空度0.05-0.07MPa下密炼0.5-4h，最后降温到80℃以下时出料得硅橡胶混炼胶；

2)将上述混炼胶静置，然后在开炼机上加硫化剂反炼，再进行一段硫化和二段硫化，并按照国标测定硅橡胶混炼胶一段硫化和二段硫化的机械性能。