CN103497518B - 一种新型模具胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型模具胶及其制备方法，由以下组分及重量份含量的原料制备得到：含乙烯基或丙烯基端基的聚硅氧烷96～98、含氢聚硅氧烷2～4、催化剂0.2～0.4、聚氨基甲酸酯5～25、硅微粉5～15，在室温下，将硅微粉和聚氨基甲酸酯在搅拌混匀后加入含乙烯基或丙烯基端基的聚硅氧烷中，再加入含氢聚硅氧烷和催化剂，搅拌均匀后，真空抽气以排出其中的气泡，然后在室温下固化反应。与现有技术相比，本发明通过聚氨基甲酸酯和硅微粉的有机-无机协同增韧作用，使所制备的模具胶的热收缩率明显降低，尺寸稳定性好以及机械强度高，耐热性能好。
Description
技术领域
本发明属于硅橡胶材料技术领域，尤其是涉及一种新型模具胶及其制备方法，具体来说是一种尺寸稳定性好、热收缩率低，耐热性能好，机械强度高的新型模具胶及其制备方法。
背景技术
硅胶，也称硅橡胶，具有耐高温、耐腐蚀、抗撕拉性强、仿真精度高等优点，因此被广泛应用于工艺品以及文化石模具等材料的制造中。
专门用于生产工艺品模具的硅胶称为模具胶，一般用室温硫化硅橡胶(简称RTV)制造。RTV是一种高分子弹性体，它是以硅原子和氧原子为骨架的合成材料，每个硅原子上含有1～2个有机基团(主要是甲基)，是一种带有Si-O-Si链带的纤维状高分子聚合物。因此，RTV具有以下性质：良好的化学稳定性、无毒、无腐蚀性；流动性好，能自动充满模具；可控制硫化速度，室温常压下硫化，便于操作良好的脱模性；仿真性强，纹饰逼真；制模速度快，一般20小时内即可制成模具。
但是，在长期使用过程中发现，在高温高湿条件下，现有模具胶制造的RTV模具的热收缩率较大，尺寸稳定性较差，耐热性能差影响了所制造产品的纹饰精细度及外观，且导致模具使用寿命较短，大大提高了企业的生产成本。
聚氨基甲酸酯又称聚氨酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称，它是由有机二异氰酸酯与羟基化合物加聚而成。具有回弹性能佳；耐磨性优良；对于尖锐物质的冲击有很好的抵抗作用；撕裂强度大并且裂痕的传播范围小；永久变形能力小；复原能力好，拉伸强度高，位移补偿能力强；固化前后体积变化小；使用范围温度范围宽。并且，耐霉菌性能好，无污染等优点
硅微粉是由天然石英(SiO2)或熔融石英(天然石英经高温熔融、冷却后的非晶态SiO2)经破碎、球磨、浮选、酸洗提纯、高纯水处理等多道工艺加工而成的微粉。硅微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料。由于它具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热性差、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能，被大量应用在塑料，硅橡胶、国防等领域。
申请号为201310092828.X的中国专利公开了一种模具胶及其制备方法，采用含乙烯基端基的聚硅氧烷、含氢聚硅氧烷、催化剂、硅树脂、晶须作为原料制备得到模具胶，该种模具胶因为采用的硅树脂和晶须的协同增韧作用，制备的模具胶在热收缩率方面性能得到了提高，而本发明采用硅微粉和聚氨基甲酸酯有机无机增韧作用制得的模具胶不光在热收缩率方面有较大的提高，而且还改善了其尺寸稳定性以及耐热性能和机械强度；再者所选用的硅微粉价格较硫酸钙晶须较便宜，更具有经济性和实用性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种既保证热收缩率低、又使得尺寸稳定性好，耐热性能好，机械强度高的新型模具胶及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种新型模具胶，由以下组分及重量份含量的原料制备得到：含乙烯基或丙烯基端基的聚硅氧烷96～98、含氢聚硅氧烷2～4、催化剂0.2～0.4、聚氨基甲酸酯5～25、硅微粉5～15。
作为优选的实施方式，原料组成中采用含丙烯基端基的聚硅氧烷。
所述的催化剂为有机碱、有机锡或含铂催化剂。
作为优选的实施方式，催化剂为含铂催化剂。
作为更加优选的实施方式，有机碱为丁基锂，苯基锂。
作为更加优选的实施方式，有机锡为二丁基锡、辛酸亚锡。
作为更加优选的实施方式，含铂催化剂为氯铂酸。
硅微粉选自普通硅微粉、熔融硅微粉、球形硅微粉或超细球形硅微粉中的至少一种。
作为优选的实施方式，硅微粉优选5000目的超细球形硅微粉。
新型模具胶的制备方法采用以下步骤：
a)在室温下，将硅微粉和聚氨基甲酸酯在搅拌混匀后加入含乙烯基或丙烯基端基的聚硅氧烷中；
b)加入含氢聚硅氧烷和催化剂，搅拌均匀后，真空抽气以排出其中的气泡，然后在室温下固化反应，即制备得到模具胶。
步骤a)中搅拌速率为900～1500转／分钟。
步骤b)中搅拌速率为900～1500转／分钟，抽气的真空度为150～160Pa，固化反应的时间为10～12小时。
与现有技术相比，本发明通过聚氨基甲酸酯和硅微粉的有机-无机协同增韧作用，使所制备的模具胶的热收缩率明显降低，而且由于加入耐温性好、低膨胀、化学性能稳定好的硅微粉作为填充剂及其有机聚合物-聚氨基甲酸酯发挥的协同增韧作用，使得模具胶的尺寸稳定性，耐热性能以及机械强度得到很大的提高，能改善所制造产品的纹饰精细度和外观及延长模具的使用寿命，具有实用价值和应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例中所用的聚氨基甲酸酯为市购产品，由上海杰德惠化学科技有限公司生产，牌号为JDH-02-S；所用的硅微粉的平均长径比为0.2-0.5μm，为市购产品，由深圳市吉田化工有限公司生产，牌号为5000#。
实施例1
将25克聚氨基甲酸酯与5克超细球形硅微粉于室温下混合，在1500rpm转速下搅拌5分钟，倒入98克含乙烯基端基的聚硅氧烷中，并加入2克含氢聚硅氧烷和0.2克氯铂酸，在1500rpm转速下搅拌5分钟，然后于150Pa的真空度下抽气以排出其中的气泡；再将其倒入特氟龙模具中，室温下固化12小时，得到本发明所述的模具胶。
对比例1.1
向98克含乙烯基端基的聚硅氧烷中，加入2克含氢聚硅氧烷和0.2克氯铂酸，在1500rpm转速下搅拌5分钟，然后于150Pa的真空度下抽气以排出其中的气泡；再将其倒入特氟龙模具中，室温下固化12小时，得到普通的RTV模具胶。
对比例1.2
将25克聚氨基甲酸酯与5克超细球形硅微粉于室温下混合，在1500rpm转速下搅拌5分钟，倒入98克含丙烯基端基的聚硅氧烷中，并加入2克含氢聚硅氧烷和0.2克氯铂酸，在1500rpm转速下搅拌5分钟，然后于150Pa的真空度下抽气以排出其中的气泡；再将其倒入特氟龙模具中，室温下固化12小时，得到本发明所述的模具胶。
实施例2
将20克聚氨基甲酸酯与10克超细球形硅微粉于室温下混合，在1200rpm转速下搅拌10分钟，倒入97克含乙烯基端基的聚硅氧烷中，并加入3克含氢聚硅氧烷和0.3克氯铂酸，在1200rpm转速下搅拌10分钟，然后于155Pa的真空度下抽气以排出其中的气泡；再将其倒入特氟龙模具中，室温下固化11小时，得到本发明所述的模具胶。
对比例2.2
向97克含乙烯基端基的聚硅氧烷中，并加入3克含氢聚硅氧烷和0.3克氯铂酸，在1200rpm转速下搅拌10分钟，然后于155Pa的真空度下抽气以排出其中的气泡；再将其倒入特氟龙模具中，室温下固化11小时，得到普通的RTV模具胶。
对比例2.3
将20克聚氨基甲酸酯与10克超细球形硅微粉于室温下混合，在1200rpm转速下搅拌10分钟，倒入97克含丙烯基端基的聚硅氧烷中，并加入3克含氢聚硅氧烷和0.3克氯铂酸，在1200rpm转速下搅拌10分钟，然后于155Pa的真空度下抽气以排出其中的气泡；再将其倒入特氟龙模具中，室温下固化11小时，得到本发明所述的模具胶。
实施例3
将15克聚氨基甲酸酯与15克超细球形硅微粉于室温下混合，在900rpm转速下搅拌15分钟，倒入96克含乙烯基端基的聚硅氧烷中，并加入4克含氢聚硅氧烷和0.4克氯铂酸，在900rpm转速下搅拌15分钟，然后于160Pa的真空度下抽气以排出其中的气泡；再将其倒入特氟龙模具中，室温下固化10小时，得到本发明所述的模具胶。
对比例3.1
向96克含乙烯基端基的聚硅氧烷中，并加入4克含氢聚硅氧烷和0.4克氯铂酸，在900rpm转速下搅拌15分钟，然后于160Pa的真空度下抽气以排出其中的气泡；再将其倒入特氟龙模具中，在室温下进行固化反应10小时，得到普通的RTV模具胶。
对比例3.2
将15克聚氨基甲酸酯与15克超细球形硅微粉于室温下混合，在900rpm转速下搅拌15分钟，倒入96克含丙烯基端基的聚硅氧烷中，并加入4克含氢聚硅氧烷和0.4克氯铂酸，在900rpm转速下搅拌15分钟，然后于160Pa的真空度下抽气以排出其中的气泡；再将其倒入特氟龙模具中，室温下固化10小时，得到本发明所述的模具胶。
按ASTMD696-2003，采用ZRPY-300热机械分析仪，STA-PT1000热失重分析仪，GT-TCS-2000电脑系统拉力试验机上测试上述实施例和对比例所制得的模具胶的热膨胀系列参数，测试数据见表1所示。
表1.模具胶的热膨胀系列参数数据
由表1结果可见：本发明通过采用聚氨基甲酸酯和超细球形硅微粉的有机-无机协同增韧作用，使所制备的模具胶的热收缩率得到了明显降低，并且由于加入了填料硅微粉提高了聚合物的刚性，减少了复合材料的在高温下发生蠕变的可能性，使得尺寸稳定性得到明显的改善，并且制的模具胶耐热性能和机械强度方面都得到了一定程度的增强，改善了所制造产品的纹饰精细度和外观，能够延长模具的使用寿命，满足市场需求，具有很好的市场前景。
实施例4
一种新型模具胶，由以下组分及重量份含量的原料制备得到：含乙烯基的聚硅氧烷96、含氢聚硅氧烷2、丁基锂催化剂0.2、聚氨基甲酸酯5、熔融硅微粉5，新型模具胶的制备方法采用以下步骤：
a)在室温下，控制搅拌速率为900转／分钟，将熔融硅微粉和聚氨基甲酸酯在搅拌混匀后加入含乙烯基的聚硅氧烷中；
b)加入含氢聚硅氧烷和丁基锂催化剂，控制搅拌速率为900转／分钟，搅拌均匀后，真空抽气以排出其中的气泡，然后在室温下固化反应，抽气的真空度为150Pa，固化反应的时间为10小时，即制备得到模具胶。
实施例5
一种新型模具胶，由以下组分及重量份含量的原料制备得到：含丙烯基端基的聚硅氧烷98、含氢聚硅氧烷4、氯铂酸催化剂0.4、聚氨基甲酸酯25、5000目的超细球形硅微粉15。
新型模具胶的制备方法采用以下步骤：
a)在室温下，控制搅拌速率为1500转／分钟，将熔融硅微粉和聚氨基甲酸酯在搅拌混匀后加入含乙烯基的聚硅氧烷中；
b)加入含氢聚硅氧烷和丁基锂催化剂，控制搅拌速率为1500转／分钟，搅拌均匀后，真空抽气以排出其中的气泡，然后在室温下固化反应，抽气的真空度为160Pa，固化反应的时间为12小时，即制备得到模具胶。
最后需要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制；上述实施例所选用的超细球形硅微粉也可等同替换为普通硅微粉、熔融硅微粉、“球形”硅微粉等硅微粉；因为它们的替换均可达到与上述实施例相同或相近似的效果，故在此不再一一赘述。本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种模具胶，其特征在于，由以下组分及重量份含量的原料制备得到：含乙烯基或丙烯基端基的聚硅氧烷96～98、含氢聚硅氧烷2～4、催化剂0.2～0.4、聚氨基甲酸酯5～25、硅微粉5～15。
2.根据权利要求1所述的一种模具胶，其特征在于，原料组成中优选含丙烯基端基的聚硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的一种模具胶，其特征在于，所述的催化剂为有机碱、有机锡或含铂催化剂。
4.根据权利要求3所述的一种模具胶，其特征在于，所述的催化剂优选含铂催化剂。
5.根据权利要求3所述的一种模具胶，其特征在于，所述的有机碱为丁基锂，苯基锂；所述的有机锡为二丁基锡、辛酸亚锡，所述的含铂催化剂为氯铂酸。
6.根据权利要求1所述的一种模具胶，其特征在于，所述的硅微粉选自普通硅微粉、熔融硅微粉、球形硅微粉或超细球形硅微粉中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的一种模具胶，其特征在于，所述的硅微粉优选5000目的超细球形硅微粉。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的模具胶的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：
a)在室温下，将硅微粉和聚氨基甲酸酯在搅拌混匀后加入含乙烯基或丙烯基端基的聚硅氧烷中；
b)加入含氢聚硅氧烷和催化剂，搅拌均匀后，真空抽气以排出其中的气泡，然后在室温下固化反应，即制备得到模具胶。
9.根据权利要求8所述的一种模具胶的制备方法，其特征在于，步骤a)中搅拌速率为900～1500转/分钟。
10.根据权利要求8所述的一种模具胶的制备方法，其特征在于，步骤b)中搅拌速率为900～1500转/分钟，抽气的真空度为150～160Pa，固化反应的时间为10～12小时。
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