CN102924927A - 全透明液体硅橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全透明液体硅橡胶组合物，其成分包括：100质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷；10-80质量份的乙烯基MQ硅树脂；10-80份甲基氢MQ硅树脂；0.01-10质量份的交联剂；0.001-1质量份的抑制剂；及0.01-2质量份的铂金催化剂。本发明还涉及一种全透明液体硅橡胶组合物的制备方法。本发明利用乙烯基MQ硅树脂及甲基氢MQ硅树脂与聚二甲基硅氧烷的相容性，可制备透光率为95%以上的全透明液体硅橡胶，通过本发明中提供的一种硅橡胶的硬段结构设计，可以提供不同强度的全透明液体硅橡胶。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅橡胶及其制备方法，尤其是指一种具有较高强度和硬度的全透明液体硅橡胶组合物及其制备方法。
背景技术
硅橡胶具有耐高低温，耐紫外光、耐辐射、耐候、电绝缘、高透气性、生理惰性等优异的性能，因材在航空、航天、电子电气、轻工、机械、建筑、化工、医学、日用品等方面得到广泛的应用。
全透明液体硅橡胶通常采用MQ硅树脂做增强填料。在美国专利US2005/0006794A1中，描述了一种高透明液体硅橡胶组合物，是以乙烯基硅油、乙烯基MQ硅树脂，氢聚硅氧烷、及铂催化剂组成。其后陆续有几篇专利（如美国专利：US2009/0118441A1等）揭示了高透明液体硅橡胶组合物。这些硅橡胶组合物具有弹性较差，成型易撕裂等缺点。
MQ硅树脂做增强填料的液体硅橡胶透明度高，但硬度、拉伸强度、伸长率、撕裂强度等综合性能不理想，难以达到预期要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种全透明液体硅橡胶组合物及其制备方法以解决传统的液体硅橡胶硬度低、强度不高等问题。
解决本发明技术问题的一种技术方案是：提供一种全透明液体硅橡胶组合物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、基胶的配制
将100质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷和1-80质量份的乙烯基含量为0.1-10%、M/Q值为0.7-1.3的混合乙烯基MQ硅树脂混合之后，研磨得到均匀的基胶；
步骤二、A料和B料的配制
取100质量份的步骤一中的基胶，加入1-80质量份的稀释剂，0.02-4质量份的铂金催化剂，并混合均匀制得A料；
再取100质量份的步骤一中的基胶，加入1-80质量份的硅氢含量为0.1-1.2%甲基氢MQ硅树脂，再加入0.02-20质量份的交联剂，0.002-2质量份的抑制剂，并混合均匀制得B料；
步骤三、将步骤二中的A料和B料按照质量比为1:1的比例混合均匀，在100-200℃下固化0.1-3小时即可得到所述全透明液体硅橡胶组合物。
解决本发明技术问题的另一种技术方案是：提供一种全透明液体硅橡胶组合物，其成分包括：
100质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷；
10-80质量份的乙烯基MQ硅树脂；
10-80份甲基氢MQ硅树脂；
0.01-10质量份的交联剂；
0.001-1质量份的抑制剂；及
0.01-2质量份的铂金催化剂。
作为本发明的进一步改进，所述乙烯基聚二甲硅氧烷是分子中含有乙烯基单元的聚二甲基硅氧烷，或者是粘度不同的聚二甲硅氧烷的混合物，所述聚二甲硅氧烷在25℃下的粘度在0.5-5000Pa·s之间。
作为本发明的进一步改进，所述乙烯基MQ硅树脂的结构式如下：
(ViMe2SiO1/2)a(Me3SiO1/2)b(SiO2)c，式中(a+b)/c=0.7-1.3。
作为本发明的进一步改进，所述甲基氢MQ硅树脂的结构式如下：
(HMe2SiO1/2)a(Me3SiO1/2)b(SiO2)c，式中(a+b)/c=1.0-2.0
作为本发明的进一步改进，所述交联剂为至少含有两个Si-H键的有机聚硅氧烷。
作为本发明的进一步改进，所述抑制剂是炔醇类抑制剂。优选地，所述炔醇类抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、2-甲基-3-丁炔-醇和3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、或者3-甲基-1-十二炔-3-醇。
作为本发明的进一步改进，所述铂金催化剂是处理后的铂、铂黑、氯铂酸、乙醇改性的氯铂酸、氯铂酸/烯烃络合物、氯铂酸/烯烃硅氧烷络合物、或者氯铂酸/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物。
本发明的有益技术效果在于：利用乙烯基MQ硅树脂及甲基氢MQ硅树脂与聚二甲基硅氧烷的相容性，可制备透光率为95%以上的全透明液体硅橡胶，通过本发明中提供的一种硅橡胶的硬段结构设计，可以提供不同强度的全透明液体硅橡胶。
具体实施方式
本发明提供一种全透明液体硅橡胶组合物，其成分包括：100质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷；10-80质量份的乙烯基MQ硅树脂；10-80份甲基氢MQ硅树脂；0.01-10质量份的交联剂；0.001-1质量份的抑制剂；及0.01-2质量份的铂金催化剂。
在本发明的全透明液体硅橡胶组合物中，所述乙烯基聚二甲硅氧烷是分子中含有乙烯基单元的聚二甲基硅氧烷，或者是粘度不同的聚二甲硅氧烷的混合物，所述聚二甲硅氧烷在25℃下的粘度在0.5-5000Pa·s之间。
所述乙烯基MQ硅树脂的结构式如下：
(ViMe2SiO1/2)a(Me3SiO1/2)b(SiO2)c，式中(a+b)/c=0.7-1.3。
所述甲基氢MQ硅树脂的结构式如下：
(HMe2SiO1/2)a(Me3SiO1/2)b(SiO2)c，式中(a+b)/c=1.0-2.0。
所述交联剂为至少含有两个Si-H键的有机聚硅氧烷。
所述抑制剂是炔醇类抑制剂。优选地，所述炔醇类抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、2-甲基-3-丁炔-醇和3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、或者3-甲基-1-十二炔-3-醇。
所述铂金催化剂是处理后的铂、铂黑、氯铂酸、乙醇改性的氯铂酸、氯铂酸/烯烃络合物、氯铂酸/烯烃硅氧烷络合物、或者氯铂酸/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物。
本发明根据硅橡胶硬段-软段的结构设计提供了一种液体硅橡胶组合物，可改善其强度。在全透明硅橡胶中，线性聚硅氧烷可成为软段，它能赋予硅橡胶弹性，并决定着硅橡胶的伸长率；乙烯基MQ树脂及其与交联剂形成的交联结构可作为硬段，它赋予硅橡胶一定的硬度、强度等性能。本发明加入的甲基氢MQ硅树脂既可作为增强填料，又是交联剂，可以提供不同的交联结构，以提高集中交联，另外，选择不同的构型大小的乙烯基MQ硅树脂进行搭配。通过这些设计可以大大提高全透明硅橡胶的力学性能。因此利用硅橡胶软段-硬段的结构性能关系，可以综合设计不同结构的乙烯基MQ树脂及其组合物，及不同的甲基氢MQ硅树脂，可以提供一种高强度全透明的液体硅橡胶组合物。
本发明提供的一种全透明液体硅橡胶的结构是一种软段-硬段的结构，这种结构包括了线性聚二甲基硅氧烷的软段结构以及MQ硅树脂及其交联及集中交联的硬段结构。这种结构的设计关键在于MQ硅树脂的结构设计，这种设计可赋予硅橡胶的硬度及补强性能；MQ硅树脂交联或集中交联的设计，这种设计可赋予硅橡胶的硬度、拉伸强度及撕裂强度等性能；线性聚二甲基硅氧烷交联点的分布设计，这种设计可赋予硅橡胶的硬度、弹性及伸长等性能。因此根据这种结构与性能关系，可提供不同硬度、强度、伸长等性能的全透明硅橡胶。
在这种软段-硬段中使用了不同分子量（即不同M/Q值），不同乙烯基含量的乙烯基MQ硅树脂的搭配；使用了不同硅氢含量的甲基氢MQ硅树脂以及含氢硅油的搭配；使用了不用粘度的乙烯基硅油的搭配。最终实现的交联即可实现不同硬度，不同强度，又能赋予硅橡胶较好的弹性及伸长。
下面结合应用实施例对本发明作进一步详细说明：
采用端乙烯基硅油或分子中含有侧乙烯基单元的硅油作为软段，粘度为1000-5000000mPa·s；采用平均M/Q值为0.9-1.1乙烯基含量为1-8%的乙烯基MQ硅树脂以及硅氢含量为0.4-1.0％，M/Q值为1.4-1.5的甲基氢MQ硅树脂，硅氢含量为0.7%的含氢硅油作为硬段组成部分，配合抑制剂、催化剂，可组成一系列的低粘度、不同硬度、不同强度的透明硅橡胶。
实施例1
一种全透明硅橡胶组合物，其包括：（A）100质量份平均粘度为7000mPa·s的端乙烯基硅油；（B）35质量份平均M/Q值为1.0，平均乙烯基含量为4.5%的乙烯基MQ硅树脂；（C）11质量份硅氢含量为0.8%的甲基氢MQ硅树脂；（D）2质量份硅氢含量为0.7%的含氢硅油（即至少含有两个Si-H键的有机聚硅氧烷）；（E）0.03质量份的抑制剂；（F）0.3质量份的铂催化剂。
制备实施例1的全透明硅橡胶组合物包括如下步骤：
步骤一、基胶的配制
将100质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷和40质量份的乙烯基含量为4.5%、M/Q值为1.0的混合乙烯基MQ硅树脂混合之后，研磨得到均匀的基胶；
步骤二、A料和B料的配制
取100质量份的步骤一中的基胶，加入20.8质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷稀释剂，0.5质量份的铂金催化剂，并混合均匀制得A料；
再取100质量份的步骤一中的基胶，加入18质量份的硅氢含量为0.8%甲基氢MQ硅树脂，再加入3.25质量份的交联剂，0.05质量份的抑制剂，并混合均匀制得B料；
步骤三、将步骤二中的A料和B料按照质量比为1:1的比例混合均匀，在100-200℃下固化0.1-3小时即可得到所述全透明液体硅橡胶组合物。
实施例2
一种全透明硅橡胶组合物：（A）100质量份平均粘度为7000mPa·s的端乙烯基硅油；（B）25质量份平均M/Q值为1.0，平均乙烯基含量为6%的乙烯基MQ硅树脂；（C）10.5质量份硅氢含量为0.8%的甲基氢MQ硅树脂；（D）2质量份硅氢含量为0.7%的含氢硅油；（E）0.03质量份的抑制剂；（F）0.3质量份的铂催化剂。
制备实施例2的全透明硅橡胶组合物包括如下步骤：
步骤一、基胶的配制
将100质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷和28.5质量份的乙烯基含量为6%、M/Q值为1.0的混合乙烯基MQ硅树脂混合之后，研磨得到均匀的基胶；
步骤二、A料和B料的配制
取100质量份的步骤一中的基胶，加入21.7质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷稀释剂，0.5质量份的铂金催化剂，并混合均匀制得A料；
再取100质量份的步骤一中的基胶，加入18.6质量份的硅氢含量为0.8%甲基氢MQ硅树脂，再加入3.55质量份的交联剂，0.05质量份的抑制剂，并混合均匀制得B料；
步骤三、将步骤二中的A料和B料按照质量比为1:1的比例混合均匀，在100-200℃下固化0.1-3小时即可得到所述全透明液体硅橡胶组合物。
实施例3
一种全透明硅橡胶组合物：（A）100质量份平均粘度为7000mPa·s的端乙烯基硅油；（B）40质量份平均M/Q值为1.0，平均乙烯基含量为4%的乙烯基MQ硅树脂；（C）11.5质量份硅氢含量为0.8%的甲基氢MQ硅树脂；（D）2质量份硅氢含量为0.7%的含氢硅油；（E）0.03质量份的抑制剂；（F）0.3质量份的铂催化剂。
制备实施例3的全透明硅橡胶组合物包括如下步骤：
步骤一、基胶的配制
将100质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷和46.1质量份的乙烯基含量为4%、M/Q值为1.0的混合乙烯基MQ硅树脂混合之后，研磨得到均匀的基胶；
步骤二、A料和B料的配制
取100质量份的步骤一中的基胶，加入20.85质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷稀释剂，0.5质量份的铂金催化剂，并混合均匀制得A料；
再取100质量份的步骤一中的基胶，加入18质量份的硅氢含量为0.8%甲基氢MQ硅树脂，再加入3.3质量份的交联剂，0.05质量份的抑制剂，并混合均匀制得B料；
步骤三、将步骤二中的A料和B料按照质量比为1:1的比例混合均匀，在100-200℃下固化0.1-3小时即可得到所述全透明液体硅橡胶组合物。
实施例4
一种全透明硅橡胶组合物：（A）100质量份平均粘度为7000mPa·s的端乙烯基硅油；（B）30质量份平均M/Q值为1.0，平均乙烯基含量为7%的乙烯基MQ硅树脂；（C）15质量份硅氢含量为0.8%的甲基氢MQ硅树脂；（D）2质量份硅氢含量为0.7%的含氢硅油；（E）0.03质量份的抑制剂；（F）0.3质量份的铂催化剂。
制备实施例4的全透明硅橡胶组合物包括如下步骤：
步骤一、基胶的配制
将100质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷和36质量份的乙烯基含量为7%、M/Q值为1.0的混合乙烯基MQ硅树脂混合之后，研磨得到均匀的基胶；
步骤二、A料和B料的配制
取100质量份的步骤一中的基胶，加入29.55质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷稀释剂，0.5质量份的铂金催化剂，并混合均匀制得A料；
再取100质量份的步骤一中的基胶，加入26.5质量份的硅氢含量为0.8%甲基氢MQ硅树脂，再加入3.50质量份的交联剂，0.05质量份的抑制剂，并混合均匀制得B料；
步骤三、将步骤二中的A料和B料按照质量比为1:1的比例混合均匀，在100-200℃下固化0.1-3小时即可得到所述全透明液体硅橡胶组合物。
实施例5
一种全透明硅橡胶组合物：（A）100质量份平均粘度为500000mPa·s的混合硅油，平均乙烯基含量为0.10%（wt%）；（B）35质量份平均M/Q值为1.0，平均乙烯基含量为6%的乙烯基MQ硅树脂；（C）15质量份硅氢含量为0.8%的甲基氢MQ硅树脂；（D）2质量份硅氢含量为0.7%的含氢硅油；（E）0.03质量份的抑制剂；（F）0.3质量份的铂催化剂。
制备实施例5的全透明硅橡胶组合物包括如下步骤：
步骤一、基胶的配制
将100质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷和42质量份的乙烯基含量为6%、M/Q值为1.0的混合乙烯基MQ硅树脂混合之后，研磨得到均匀的基胶；
步骤二、A料和B料的配制
取100质量份的步骤一中的基胶，加入28.3质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷稀释剂，0.5质量份的铂金催化剂，并混合均匀制得A料；
再取100质量份的步骤一中的基胶，加入25.35质量份的硅氢含量为0.8%甲基氢MQ硅树脂，再加入3.4质量份的交联剂，0.05质量份的抑制剂，并混合均匀制得B料；
步骤三、将步骤二中的A料和B料按照质量比为1:1的比例混合均匀，在100-200℃下固化0.1-3小时即可得到所述全透明液体硅橡胶组合物。
实施例6
一种全透明硅橡胶组合物：（A）100质量份平均粘度为500000的混合硅油，平均乙烯基含量为0.10%（wt%）；（B）30质量份平均M/Q值为1.0，平均乙烯基含量为8%的乙烯基MQ硅树脂；（C）17质量份硅氢含量为0.8%的甲基氢MQ硅树脂；（D）2质量份硅氢含量为0.7%的含氢硅油；（E）0.03质量份的抑制剂；（F）0.3质量份的铂催化剂。
制备实施例6的全透明硅橡胶组合物包括如下步骤：
步骤一、基胶的配制
将100质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷和37质量份的乙烯基含量为8%、M/Q值为1.0的混合乙烯基MQ硅树脂混合之后，研磨得到均匀的基胶；
步骤二、A料和B料的配制
取100质量份的步骤一中的基胶，加入33.65质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷稀释剂，0.5质量份的铂金催化剂，并混合均匀制得A料；
再取100质量份的步骤一中的基胶，加入30.50质量份的硅氢含量为0.8%甲基氢MQ硅树脂，再加入3.6质量份的交联剂，0.05质量份的抑制剂，并混合均匀制得B料；
步骤三、将步骤二中的A料和B料按照质量比为1:1的比例混合均匀，在100-200℃下固化0.1-3小时即可得到所述全透明液体硅橡胶组合物。
实施例1-6分别设计了不同软段、不同硬段的结构，及给出了相应的性能。实施例1-6的性能如表1：
表1：实施例1-6制备的全透明硅橡胶组合物的性能
| 实施例 | 粘度 | 硬度 | 拉伸强度 | 伸长率 | 撕裂强度 | 透光率 |
| 1 | 4000mPas | 65A | 9Mpa | 120% | 8.5KN/m | 95% |
| 2 | 4500mPas | 35A | 5.3MPa | 180% | 6.5KN/m | 97% |
| 3 | 4000mPas | 50A | 6.5Mpa | 150% | 7.2KN/m | 95% |
| 4 | 3800mPas | 70A | 8.7MPa | 100% | 8.1KN/m | 95% |
| 5 | 100000mPas | 65A | 7MPa | 280% | 15.2KN/m | 95% |
| 6 | 100000mPas | 70A | 8Mpa | 200% | 13.4KN/m | 95% |
本发明涉及的一种全透明液体硅橡胶组合物是通过铂催化固化的双组份液体硅橡胶组合物，可通过设计组合物结构，得到不同强度、硬度等性能，其粘度可以从1000mPas至100000mPas以上，适合浇注及注射等成型。可应用于LED封装、太阳能电池的封装、高透明耳塞、高透明鼻托、及高透明垫片等领域。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (18)
1.一种全透明液体硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、基胶的配制
将100质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷和1-80质量份的乙烯基含量为0.1-10%、M/Q值为0.7-1.3的混合乙烯基MQ硅树脂混合之后，研磨得到均匀的基胶；
步骤二、A料和B料的配制
取100质量份的步骤一中的基胶，加入1-80质量份的稀释剂，0.02-4质量份的铂金催化剂，并混合均匀制得A料；
取100质量份的步骤一中的基胶，加入1-80质量份的硅氢含量为0.1-1.2%甲基氢MQ硅树脂，再加入0.02-20质量份的交联剂，0.002-2质量份的抑制剂，并混合均匀制得B料；
步骤三、将步骤二中的A料和B料按照质量比为1:1的比例混合均匀，在100-200℃下固化0.1-3小时即可得到所述全透明液体硅橡胶组合物。
2.如权利要求1所述的全透明液体硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述乙烯基聚二甲硅氧烷是分子中含有乙烯基单元的聚二甲基硅氧烷，或者是粘度不同的聚二甲硅氧烷的混合物，所述聚二甲硅氧烷在25℃下的粘度在0.5-5000Pa·s之间。
3.如权利要求1所述的全透明液体硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述乙烯基MQ硅树脂的结构式如下：
(ViMe2SiO1/2)a(Me3SiO1/2)b(SiO2)c，式中(a+b)/c=0.7-1.3。
4.如权利要求1所述的全透明液体硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述甲基氢MQ硅树脂的结构式如下：
(HMe2SiO1/2)a(Me3SiO1/2)b(SiO2)c，式中(a+b)/c=1.0-2.0。
5.如权利要求1所述的全透明液体硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述交联剂为至少含有两个Si-H键的有机聚硅氧烷。
6.如权利要求1所述的全透明液体硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述抑制剂是炔醇类抑制剂。
7.如权利要求6所述的全透明液体硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述炔醇类抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、2-甲基-3-丁炔-醇和3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、或者3-甲基-1-十二炔-3-醇。
8.如权利要求1所述的全透明液体硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述铂金催化剂是处理后的铂、铂黑、氯铂酸、乙醇改性的氯铂酸、氯铂酸/烯烃络合物、氯铂酸/烯烃硅氧烷络合物、或者氯铂酸/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物。
9.如权利要求1所述的液体硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述稀释剂是乙烯基聚二甲基硅氧烷。
10.一种根据权利要求1至9任意一项所述的制备方法制备的全透明液体硅橡胶组合物。
11.一种全透明液体硅橡胶组合物，其特征在于：其成分包括：
100质量份的乙烯基聚二甲基硅氧烷；
10-80质量份的乙烯基MQ硅树脂；
10-80份甲基氢MQ硅树脂；
0.01-10质量份的交联剂；
0.001-1质量份的抑制剂；及
0.01-2质量份的铂金催化剂。
12.如权利要求11所述的全透明液体硅橡胶组合物，其特征在于：所述乙烯基聚二甲硅氧烷是分子中含有乙烯基单元的聚二甲基硅氧烷，或者是粘度不同的聚二甲硅氧烷的混合物，所述聚二甲硅氧烷在25℃下的粘度在0.5-5000Pa·s之间。
13.如权利要求11所述的全透明液体硅橡胶组合物，其特征在于：所述乙烯基MQ硅树脂的结构式如下：
(ViMe2SiO1/2)a(Me3SiO1/2)b(SiO2)c，式中(a+b)/c=0.7-1.3。
14.如权利要求11所述的全透明液体硅橡胶组合物，其特征在于：所述甲基氢MQ硅树脂的结构式如下：
(HMe2SiO1/2)a(Me3SiO1/2)b(SiO2)c，式中(a+b)/c=1.0-2.0。
15.如权利要求11所述的全透明液体硅橡胶组合物，其特征在于：所述交联剂为至少含有两个Si-H键的有机聚硅氧烷。
16.如权利要求11所述的全透明液体硅橡胶组合物，其特征在于：所述抑制剂是炔醇类抑制剂。
17.如权利要求16所述的全透明液体硅橡胶组合物，其特征在于：所述炔醇类抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、2-甲基-3-丁炔-醇和3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、或者3-甲基-1-十二炔-3-醇。
18.如权利要求11所述的全透明液体硅橡胶组合物，其特征在于：所述铂金催化剂是处理后的铂、铂黑、氯铂酸、乙醇改性的氯铂酸、氯铂酸/烯烃络合物、氯铂酸/烯烃硅氧烷络合物、或者氯铂酸/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物。
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