CN102850800B - 一种单组份室温硫化硅橡胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单组分室温硫化硅橡胶的制备方法，它包括以下步骤：A．将基胶、钙粉混合均匀后，经过加热搅拌排泡制成基料；B．将铸石粉、炭黑和硅油混合均匀之后，经过加热搅拌排泡制成色膏；C．将基料及色膏冷却至室温，经混合研磨后加入行星搅拌釜中排泡；D．加入交联剂搅拌均匀后排泡，然后再次加入交联剂搅拌均匀后排泡；E．加入增稠剂和催化剂搅拌均匀后排泡，过滤出料得到单组份室温硫化硅橡胶。本发明的优点在于，得到的产品性能优异，抗腐蚀性能强。

Description

一种单组份室温硫化硅橡胶的制备方法

技术领域

本发明涉及有机硅密封胶制造领域，具体涉及一种单组份室温硫化硅橡胶的制备方法。 

背景技术

硅橡胶具有密封性能优异，耐老化能力强，黏接力强，耐高低温和无毒等特点，这使得硅橡胶能够广泛应用于建筑、电子、汽车、军工、航空航天和太阳能光伏等行业。但是现有的硅橡胶具有耐腐蚀能力弱的不足，如果硅橡胶制品实际所处环境具有一定腐蚀性（如用在建筑外墙上的硅橡胶密封胶遭受酸雨的侵蚀），会造成产品脱落或掉皮，严重缩短的产品的寿命，给生产生活带来不便。 

铸石粉，又名绿辉岩粉，是以辉绿岩为主要原料制成的呈淡灰色粉状细粉，主要成分是二氧化硅和氧化铝，并含有少量其它氧化物如氧化铁、氧化钙、二氧化钛等。将结晶好的铸石经破碎、球磨而制成的铸石粉，具有优异的耐酸碱性能。可以将铸石粉配制成耐酸（碱）胶泥，其耐腐蚀性能是耐酸（碱）水泥的10倍以上。通常将其制成耐磨层、防腐隔离层或有关设备的衬里。 

现在，还没有将硅橡胶与铸石粉结合起来生产耐腐蚀硅橡胶的方法。 

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种单组份室温硫化硅橡胶的制备方法，用该方法制备的硅橡胶产品具有耐腐蚀、快固化、使用寿命长、环保等特点。 

本发明的目的通过以下技术方案实现： 

在本方案中，基胶的总重量以100份计，其它材料均以此为基准计量。

一种单组份室温硫化硅橡胶的制备方法，包括以下步骤： 

A．将基胶、钙粉混合均匀后，经过加热搅拌排泡制成基料； 

B．将铸石粉、炭黑和硅油混合均匀之后，经过加热搅拌排泡制成色膏；

C．将基料及色膏冷却至室温，经混合研磨后加入行星搅拌釜中排泡；

D．加入交联剂搅拌均匀后排泡，然后再次加入交联剂搅拌均匀后排泡；

E．加入增稠剂和催化剂搅拌均匀后排泡，过滤出料得到单组份室温硫化硅橡胶。

具体的，所述的步骤A中，所述基胶由稠度10000mPa*s的107胶和稠度80000mPa*s的107胶以质量比9:1~6:4混合而成，所述的钙粉为纳米活性碳酸钙，按质量份数，将100份基胶和10~50份纳米活性碳酸钙混合均匀，经加热搅拌排泡制成水含量小于十万分之一的基料。 

具体的，所述的步骤B中，铸石粉、炭黑和硅油的质量比为0.5:0.1:1~1:1:1，经加热搅拌排泡制成水含量小于十万分之一的色膏。 

具体的，所述的铸石粉的细度为400目，所述的炭黑为后处理气法碳黑或炉黑中的至少一种，所述的硅油为苯基硅油或乙基硅油中的至少一种，所述的硅油稠度为100~500mPa*s。 

具体的，所述的步骤C中，基料与色膏的质量比为1:2~5:1。 

具体的，所述的步骤D中，按质量份数，第一次加入交联剂2~5份，搅拌均匀后排泡，第二次加入交联剂5-8份，搅拌均匀后排泡。 

具体的，所述的交联剂为正硅酸甲酯、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷，乙烯基三丙氧基硅烷中的至少一种。 

具体的，所述的步骤E中，所述的催化剂为钛螯合物催化剂，按质量份数，加入增稠剂1~5份和钛螯合物催化剂0.05~0.50份。 

具体的，所述的增稠剂为氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。 

具体的，所述的钛螯合物催化剂为二次钛络合物。 

本发明的优点和有益效果在于： 

1．通过实施本方法能够得到一种具有耐腐蚀性的硅橡胶，在保持硅橡胶的原有特性的情况下，增加了硅橡胶的耐腐蚀性，使硅橡胶的运用范围更加广泛；

2．通过实施本方法得到的硅橡胶具有流淌性，而且固化快，粘结力强，使用寿命长；

3．通过实施本方法得到的硅橡胶对粘结设备无腐蚀，对环境无毒害作用；

4．通过实施本方法得到的硅橡胶可以根据实际需要做成相应形状和大小的产品，可以在做好产品之后再装配，尤其适合直接铸模制造。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明，本发明的保护范围不限于以下所述。 

一种单组份室温硫化硅橡胶的制备方法，包括以下步骤： 

A．将基胶、钙粉混合均匀后，经过加热搅拌排泡制成基料； 

B．将铸石粉、炭黑和硅油混合均匀之后，经过加热搅拌排泡制成色膏；

C．将基料及色膏冷却至室温，经混合研磨后加入行星搅拌釜中排泡；

D．加入交联剂搅拌均匀后排泡，然后再次加入交联剂搅拌均匀后排泡；

E．加入增稠剂和催化剂搅拌均匀后排泡，过滤出料得到单组份室温硫化硅橡胶。

本发明的发明人经过研究发现：单独采用钙粉作为填料会导致产品耐腐蚀性能差；单独采用铸石粉作为填料会造成粉料与基胶结合不好，导致产品操作性不好；单独使用炭黑作为填料，得到的产品固化后不具有足够的物理粘结性能；若采用钙粉和碳黑作为填料，同样会导致产品不具有足够的防腐蚀性能；采用钙粉与铸石粉作为填料则能够得到耐腐蚀的产品，若再辅之以炭黑则可以得到表面均匀，细腻，使用寿命长，耐气候变化能力强的新型密封胶。 

铸石粉中的二氧化硅和氧化铝在高温熔铸时形成的结构，具有优异的耐酸碱腐蚀性，在与钙粉混合均匀后，对基胶的网络形成了包覆作用，从而在酸碱腐蚀中阻断了腐蚀剂与基胶的直接接触，同时，炭黑也起到了一定的吸收腐蚀剂的弥补作用。这使得通过本发明得到的产品具有优异饿耐腐蚀性。 

加入硅油，可以增加产品的塑性及耐气候变化的能力。使用混合交联剂较单一交联剂效果好，单独加入甲氧基类硅烷会造成密封胶表干过快，不适宜操作，单独加入乙氧基类硅烷会造成固化过慢，而混合使用既能调节表干速度，又能够提高固化速度。 

在步骤A和步骤B中，加热温度优选为120℃，真空度≤-0.08MPa，温度过高会导致胶料碳化，温度过低会导致胶料中的水分处理不尽，真空度过高也会导致水分处理不尽。排泡时间为1.5h，时间过长会造成能源的浪费，时间过短会导致水分处理不尽。 

本发明中，产品的流淌性可以根据实际需要在生产时调制，制备过程中加热和排泡步骤中处理不当，会造成凝胶或凹点现象。每次加入液体添加剂后要求胶料表面不再有明显液体残存后才能进行排泡操作，否则会造成添加剂损失过多。出料时需采用过滤装置，以滤去颗粒性杂质。 

在下述的各个实施例中，采用GB14683-2003《硅酮建筑密封胶》，GB/T1690-2006《硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法》中记载的内容，测试依照本发明制造出的产品的相应性能。其中，所用的腐蚀液体为pH=5.0的标准水溶液。 

在下述各个实施例中，份数表示质量份数，比值为质量比。 

下面结合实施例对本发明作进一步说明。 

实施例1： 

将稠度10000mPa*s的107胶和稠度80000mPa*s的107胶以9:1的比例混合制成基胶，将100份基胶与50份纳米活性碳酸钙混合均匀后，在120℃下搅拌排泡（真空度≤-0.08MPa）1.5h制成基料。将铸石粉、后处理法炭黑和稠度350mPa*s的乙基硅油按照0.5:0.5:1的比例混合均匀后，在120℃下搅拌排泡（真空度≤-0.08MPa）1.5h制成色膏。将基料与色膏按照3:1的比例加入三辊混合研磨机混合，将混合物加入行星搅拌釜中，排泡45min。第一次加入甲基三甲氧基硅烷2份，搅拌均匀后排泡15min，第二次加入甲基三甲氧基硅烷2份和乙烯基三甲氧基硅烷1份，搅拌均匀后排泡15min，最后加入增稠剂1份和催化剂0.05份，搅拌均匀后排泡45min，过滤出料得到单组份室温硫化硅橡胶，然后封装入塑料筒或牙膏管中得到最终产品。

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间55 min，固化时间8h；最大伸长率180%，抗拉强度0.75，100%抗拉强度0.71，23℃拉伸模量0.55 MPa，弹性恢复率80%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率3%。 

实施例2： 

除色膏的组成不同之外，其余同实施例1。

将铸石粉、后处理法炭黑和稠度350mPa*s的二甲基硅油按照1:1:1的比例混合均匀后，在120℃下搅拌排泡（真空度≤-0.08MPa）1.5h制成色膏。 

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间54min，固化时间8h；最大伸长率185%，抗拉强度0.83，100%抗拉强度0.72，23℃拉伸模量0.57MPa，弹性恢复率82%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率2.5%。 

实施例3： 

除交联剂不同外，其余同实施例1。

第一次加入甲基三甲氧基硅烷2份，搅拌均匀后排泡15min，第二次加入甲基三甲氧基硅烷6份，搅拌均匀后排泡15min。 

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间27 min，固化时间5h；最大伸长率180%，抗拉强度0.74，100%抗拉强度0.70，23℃拉伸模量0.54MPa，弹性恢复率79%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率3%。 

实施例4： 

除交联剂不同外，其余同实施例1。

第一次加入乙烯基三乙氧基硅烷2份，搅拌均匀后排泡15min，第二次加入乙烯基三乙氧基硅烷5份，搅拌均匀后排泡15min。 

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间94 min，固化时间37h；最大伸长率180%，抗拉强度0.76，100%抗拉强度0.73，23℃拉伸模量0.57MPa，弹性恢复率81%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率3%。 

实施例5： 

除交联剂不同外，其余同实施例1。

第一次加入甲基三甲氧基硅烷3份，搅拌均匀后排泡15min，第二次加入正硅酸甲酯、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷，乙烯基三丙氧基硅烷各1份（共计8份），搅拌均匀后排泡15min。 

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间40 min，固化时间5 h；最大伸长率175 %，抗拉强度0.89，100%抗拉强度0.85，23℃拉伸模量0.64MPa，弹性恢复率73%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率3%。 

实施例6： 

除增稠剂加入量不同外，其余同实施例1。

加入2份增稠剂。 

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间56 min，固化时间8h；最大伸长率175 %，抗拉强度0.87，100%抗拉强度0.74，23℃拉伸模量0.58MPa，弹性恢复率73%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率3%。 

实施例7： 

除催化剂加入量不同外，其余同实施例1。

加入催化剂0.12份。 

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间36 min，固化时间6.5h；最大伸长率180 %，抗拉强度0.82 ，100%抗拉强度0.72，23℃拉伸模量0.55MPa，弹性恢复率81%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率3%。 

实施例8： 

除基料与色膏比例不同外，其余同实施例1。

基料与色膏按照1:1的比例混合。 

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间54 min，固化时间8h；最大伸长率157%，抗拉强度0.76，100%抗拉强度0.63，23℃拉伸模量0.74MPa，弹性恢复率59%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率1%。 

实施例9： 

除色膏的组成不同，基料与色膏比例不同外，其余同实施例1：

将铸石粉、后处理法炭黑和稠度350mPa*s的乙基硅油按照1:1:1的比例混合均匀后，在120℃下搅拌排泡（真空度≤-0.08MPa）1.5h制成色膏。基料与色膏按照1:1的比例混合。

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间55 min，固化时间8h；最大伸长率150%，抗拉强度0.90，100%抗拉强度0.82，23℃拉伸模量0.64MPa，弹性恢复率55%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率0.7%。 

实施例10： 

除基胶的组成不同外，其余同实施例1。

将稠度10000mPa*s的107胶和稠度80000mPa*s的107胶以8:2的比例混合制成基胶。 

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间56 min，固化时间8h；最大伸长率217%，抗拉强度0.79，100%抗拉强度0.70，23℃拉伸模量0.54MPa，弹性恢复率93%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率3%。 

实施例11： 

除纳米活性碳酸钙加入量不同外，其余同实施例1。

将100份基胶与30份纳米活性碳酸钙混合均匀。 

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间54 min，固化时间8h；最大伸长率192%，抗拉强度0.78，100%抗拉强度0.70，23℃拉伸模量0.54MPa，弹性恢复率87%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率4%。 

实施例12： 

除硅油的组成不同外，其余同实施例1.。

选用苯基硅油替代乙基硅油。 

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间54 min，固化时间8h；最大伸长率83%，抗拉强度0.85，100%抗拉强度0.72，23℃拉伸模量0.56MPa，弹性恢复率82%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率2%。 

实施例13： 

除炭黑种类不同外，其余同实施例1。

选用炉黑替代后处理法炭黑。 

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间55 min，固化时间8h；最大伸长率181%，抗拉强度0.83，100%抗拉强度0.73，23℃拉伸模量0.56MPa，弹性恢复率83%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率2%。 

实施例14： 

将稠度10000mPa*s的107胶和稠度80000mPa*s的107胶以8:2的比例混合制成基胶，将100份基胶与40份纳米活性碳酸钙混合均匀后，在120℃下搅拌排泡（真空度≤-0.08MPa）1.5h制成基料。将铸石粉、后处理法炭黑和稠度500mPa*s的苯甲基硅油按照1:1:1的比例混合均匀后，在120℃下搅拌排泡（真空度≤-0.08MPa）1.5h制成色膏。将基料与色膏按照2:1的比例加入三辊混合研磨机混合，将混合物加入行星搅拌釜中，排泡45min。第一次加入甲基三甲氧基硅烷3份，搅拌均匀后排泡15min，第二次加入甲基三甲氧基硅烷3份和乙烯基三甲氧基硅烷2.5份，搅拌均匀后排泡15min，最后加入增稠剂1份和催化剂0.12份，搅拌均匀后排泡45min，过滤出料得到单组份室温硫化硅橡胶，然后封装入塑料筒或牙膏管中得到最终产品。

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间36 min，固化时间6h；最大伸长率215%，抗拉强度0.86，100%抗拉强度0.77，23℃拉伸模量0.6MPa，弹性恢复率86%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率1%。 

实施例15： 

将稠度10000mPa*s的107胶和稠度80000mPa*s的107胶以6:4的比例混合制成基胶，将100份基胶与10份纳米活性碳酸钙混合均匀后，在120℃下搅拌排泡（真空度≤-0.08MPa）1.5h制成基料。将铸石粉、后处理法炭黑和稠度100 mPa*s的苯甲基硅油按照0.5:0.1:1的比例混合均匀后，在120℃下搅拌排泡（真空度≤-0.08MPa）1.5 h制成色膏。将基料与色膏按照1:2的比例加入三辊混合研磨机混合，将混合物加入行星搅拌釜中，排泡45min。第一次加入甲基三甲氧基硅烷5份，搅拌均匀后排泡15min，第二次加入甲基三甲氧基硅烷3份和乙烯基三甲氧基硅烷2份，搅拌均匀后排泡15 min，最后加入增粘剂氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷各1份（共计5份）和催化剂0.5份，搅拌均匀后排泡45min，过滤出料得到单组份室温硫化硅橡胶，然后封装入塑料筒或牙膏管中得到最终产品。

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶；表干时间7 min，固化时间2 h；最大伸长率219%，抗拉强度0.83，100%抗拉强度0.75，23 ℃拉伸模量0.59 MPa，弹性恢复率92%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率4.5%。 

实施例16： 

将稠度10000mPa*s的107胶和稠度80000mPa*s的107胶以7:3的比例混合制成基胶，将100份基胶与10份纳米活性碳酸钙混合均匀后，在120℃下搅拌排泡（真空度≤-0.08MPa）1.5h制成基料。将铸石粉、后处理法炭黑和稠度100 mPa*s的苯甲基硅油按照1:0.5:1的比例混合均匀后，在120℃下搅拌排泡（真空度≤-0.08MPa）1.5 h制成色膏。将基料与色膏按照5:1的比例加入三辊混合研磨机混合，将混合物加入行星搅拌釜中，排泡45min。第一次加入乙烯基三甲氧基硅烷5份，搅拌均匀后排泡15min，第二次加入甲基三丙氧基硅烷3份和乙烯基三甲氧基硅烷5份，搅拌均匀后排泡15 min，最后加入增粘剂乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷各1份（共计3份）和催化剂0.3份，搅拌均匀后排泡45min，过滤出料得到单组份室温硫化硅橡胶，然后封装入塑料筒或牙膏管中得到最终产品。

实验结果：外观细腻，为均匀的膏状物，无气泡、结皮和凝胶、具有高度流淌性；表干时间18 min，固化时间4 h；最大伸长率219%，抗拉强度0.83，100%抗拉强度0.75，23 ℃拉伸模量0.59 MPa，弹性恢复率92%，浸腐蚀液后定伸粘结性无破坏，浸泡后质量损失率3%。 

在上述实施例中，交联剂可以是正硅酸甲酯、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷，乙烯基三丙氧基硅烷中的至少一种。增粘剂由氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷中的至少一种构成。催化剂为二次钛络合物。 

Claims (4)

1.一种单组份室温硫化硅橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A．将基胶、钙粉混合均匀后，经过加热搅拌排泡制成基料； 

B．将铸石粉、炭黑和硅油混合均匀之后，经过加热搅拌排泡制成色膏；

C．将基料及色膏冷却至室温，经混合研磨后加入行星搅拌釜中排泡；

D．加入交联剂搅拌均匀后排泡，然后再次加入交联剂搅拌均匀后排泡；

E．加入增稠剂和催化剂搅拌均匀后排泡，过滤出料得到单组份室温硫化硅橡胶；

所述的步骤A中，所述基胶由稠度10000 mPa·s的107胶和稠度80000 mPa·s的107胶以质量比9:1~6:4混合而成，所述的钙粉为纳米活性碳酸钙，按质量份数，将100份基胶和10~50份纳米活性碳酸钙混合均匀，经加热搅拌排泡制成水含量小于十万分之一的基料；

所述的步骤B中，铸石粉、炭黑和硅油的质量比为0.5:0.1:1~1:1:1，经加热搅拌排泡制成水含量小于十万分之一的色膏；

所述的铸石粉的细度为400目，所述的炭黑为后处理气法碳黑或炉黑中的至少一种，所述的硅油为苯基硅油或乙基硅油中的至少一种，所述的硅油稠度为100~500 mPa·s；

所述的步骤C中，基料与色膏的质量比为1:2~5:1；

所述的步骤D中，按质量份数，第一次加入交联剂2~5份，搅拌均匀后排泡，第二次加入交联剂5-8份，搅拌均匀后排泡；

所述的步骤E中，所述的催化剂为钛螯合物催化剂，按质量份数，加入增稠剂1~5份和钛螯合物催化剂0.05~0.50份。

2.根据权利要求1所述的单组份室温硫化硅橡胶的制备方法，其特征在于：所述的交联剂为正硅酸甲酯、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷，乙烯基三丙氧基硅烷中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的单组份室温硫化硅橡胶的制备方法，其特征在于：所述的增稠剂为氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的单组份室温硫化硅橡胶的制备方法，其特征在于：所述的钛螯合物催化剂为二次钛络合物。