CN104693807A - 一种耐牛奶食品级硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

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寇玉霞
张余
孔浩
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Abstract

本发明公开了一种耐牛奶食品级硅橡胶及其制备方法，本发明所述耐牛奶食品级的硅橡胶的制备采用甲基乙烯基硅橡胶生胶中加入耐油脂性能优良的甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶生胶，使硅橡胶在牛奶中的溶胀速率降低，延长了在与牛奶接触时的使用寿命。所述的耐牛奶食品级硅橡胶符合美国FDA标准，机械性能变化不大，能够满足使用要求。在牛奶中70℃下浸泡120h后的质量变化率和体积变化率分别只有0.04％和0.13％，而不添加甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶样品的质量变化率和体积变化率分别达到了0.26％和0.26％。因此，相对于传统的硅橡胶，本发明所述的硅橡胶具有明显的耐牛奶效果。

Description

一种耐牛奶食品级硅橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种硅橡胶及其制备方法，特别涉及一种耐牛奶的食品级硅橡胶及其制备方法，属于高分子材料领域。
背景技术
硅橡胶是近几十年发展起来的新型化工材料，具有许多优异的性能，如优良的耐高低温性，耐候性，电气绝缘性，憎水性，生理惰性等，已经成为新型高分子材料中的佼佼者之一，被广泛用于航空航天，石油化工，医疗卫生，食品加工等领域，成为国民经济发展中必不可少的一种新型高分子材料。
硅橡胶在食品应用领域，主要是用作食品输送管道，厨房用具和食品复模等。食品级硅橡胶具有透明，无气味，不含增塑剂，弹性好，耐高温等特点，是一种安全无毒的高分子材料。在人们越来越关注食品安全的今天，硅橡胶无疑具有很广阔的应用前景。近年来，“毒奶粉”和“毒牛奶”事件被连续曝光，政府对牛奶生产企业的监管力度不断加强，无论是从奶源，输送环节还是产品包装，都制定了相关的法律法规来规范生产。为了能够生产出合格的牛奶产品，以前所使用的与食品接触的器具都不得不更换。例如：输送牛奶所用的管材，需要用安全无毒的食品级硅胶管来替换富含邻苯甲酸酯类增塑剂的PVC管。
经对现有技术文献的检索发现，在《有机硅材料》第25期(2011)410～413页的“加成型液体硅橡胶的研究进展”中公开了道康宁公司推出的一种符合食品接触材料安全标准的硅橡胶，具有透明度高、力学性能强、压缩形变低、生产周期短等优点，尤其适用于食品容器和分发装置的阀门和密封圈。但硅橡胶材料却容易被牛奶所溶胀，从而限制了其在接触牛奶时的使用寿命。因此，开发出一种能够耐牛奶的硅橡胶，延长硅橡胶在与牛奶接触时的使用寿命，具有很好的实用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种耐牛奶食品级的硅橡胶及其制备方法，所述硅橡胶具有比传统硅橡胶更好的耐牛奶性，从而延长了硅橡胶在与牛奶接触时的使用寿命。
本发明通过以下技术方案予与实现的。
一种耐牛奶的食品级硅橡胶，其组成成分以重量份计为：
上述的一种耐牛奶食品级硅橡胶，其中，所述甲基乙烯基硅橡胶生胶的平均分子量为50-70万，乙烯基的摩尔百分数含量为0.025-0.5％。
上述的一种耐牛奶食品级硅橡胶，其中，所述甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶生胶的平均分子量为40-65万，乙烯基的摩尔百分数含量为0.025-10％，三氟丙基的摩尔百分数含量为5.0-50％。
上述的一种耐牛奶食品级硅橡胶，其中，所述气相白炭黑的比表面积为50-450m2/g，平均粒径为5-45nm。
上述的一种耐牛奶食品级硅橡胶，其中，所述羟基硅油的粘度为25～2000cP。
上述的一种耐牛奶食品级硅橡胶，其中，所述含氢硅油中含氢量为摩尔百分数0.18-18％。
上述的一种耐牛奶食品级硅橡胶，其中，所述硅烷偶联剂为二甲基二甲氧基硅烷，甲基乙基二甲氧基硅烷，二乙基二甲氧基硅烷，甲基苯基二甲氧基硅烷，二苯基二甲氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷，甲基乙基二乙氧基硅烷，二乙基二乙氧基硅烷，甲基苯基二乙氧基硅烷，二苯基二乙氧基硅烷中的一种或者几种的混合物。
上述的一种耐牛奶食品级硅橡胶的制备方法，制备步骤如下：室温下将甲基乙烯基硅橡胶生胶、甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶生胶、气相白炭黑、羟基硅油、含氢硅油、硅烷偶联剂加入到捏合机内捏合，将物料混炼成团，放置6-8小时后，将温度升高到160-170℃，抽真空度到-0.04--0.08MPa，处理2～3h后出胶，最后在滤胶机上进行过滤，得到所述的耐牛奶食品级硅橡胶。
本发明所述的耐牛奶食品级硅橡胶的制备采用了甲基乙烯基硅橡胶生胶中加入耐油脂性能优良的甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶生胶，由于所引入的氟原子的具有极大的电负性，从而使硅橡胶在牛奶中的溶胀速率降低，延长了使用寿命。而且，本发明所述的耐牛奶食品级硅橡胶，按照FDA的标准文件21CFR177.2600所述的方法进行测试，在标准所规定的限值范围内，是一种符合FDA要求的食品级硅橡胶。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
实施例1
一种耐牛奶食品级硅橡胶的制备方法，制备步骤如下：室温下将100份的甲基乙烯基硅橡胶生胶(乙烯基摩尔百分数含量0.15％)、2份的甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶生胶(乙烯基摩尔百分数含量3％，三氟丙基摩尔百分数含量10％)、2份含氢硅油(氢基摩尔百分数含量0.5％)、30份的气相白炭黑、5份的羟基硅油和3份的二甲基二甲氧基硅氧烷加入到捏合机中进行捏合，待物料成团后，放置6小时后，将温度升高至160℃，抽真空度到-0.05Mpa，处理2.5h后出胶，在滤胶机上进行过滤，即可得到所述的耐牛奶食品级硅橡胶。
实施例2
一种耐牛奶食品级硅橡胶的制备方法，制备步骤如下：室温下将100份的甲基乙烯基硅橡胶生胶(乙烯基摩尔百分数含量0.15％)、5份的甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶生胶(乙烯基摩尔百分数含量3％，三氟丙基摩尔百分数含量10％)、4份含氢硅油(氢基摩尔百分数含量0.5％)、30份的气相白炭黑、4份的羟基硅油和3份的二甲基二甲氧基硅氧烷加入到捏合机中进行捏合，待物料成团后，放置7小时后，将温度升高至170℃，抽真空度到-0.06Mpa，处理2.5h后出胶，在滤胶机上进行过滤，即可得到所述的耐牛奶食品级硅橡胶。
实施例3
一种耐牛奶食品级硅橡胶的制备方法，制备步骤如下：室温下将100份的甲基乙烯基硅橡胶生胶(乙烯基摩尔百分数含量0.15％)、7.5份的甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶生胶(乙烯基摩尔百分数含量3％，三氟丙基摩尔百分数含量10％)、8份含氢硅油(氢基摩尔百分数含量0.18％)、50份的气相白炭黑、4份的羟基硅油和5份的二甲基二甲氧基硅氧烷加入到捏合机中进行捏合，待物料成团后，放置7小时后，将温度升高至170℃，抽真空度到-0.08Mpa，处理3h后出胶，在滤胶机上进行过滤，即可得到所述的耐牛奶食品级硅橡胶。
实施例4
一种耐牛奶食品级硅橡胶的制备方法，制备步骤如下：室温下将100份的甲基乙烯基硅橡胶生胶(乙烯基摩尔百分数含量0.15％)、7.5份的甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶生胶(乙烯基摩尔百分数含量1.5％，三氟丙基摩尔百分数含量25％)、0.5份含氢硅油(氢基摩尔百分数含量15％)、40份的气相白炭黑、5份的羟基硅油和4份的二甲基二甲氧基硅氧烷加入到捏合机中进行捏合，待物料成团后，放置7小时后，将温度升高至170℃，抽真空度到-0.07Mpa，处理3h后出胶，在滤胶机上进行过滤，即可得到所述的耐牛奶食品级硅橡胶。
将上述所制备的耐牛奶食品级硅橡胶，加入Pt硫化剂在开炼机上混炼15分钟后，将混炼胶加入到制备2mm厚标准试样的模具中，在平板硫化机中14Mpa和130℃下硫化10分钟。同时，制备不含甲基乙烯基三氟丙基的混炼胶，硫化后作为空白样品。用切片机切成标准样条，测试胶的拉伸强度，撕裂强度和断裂伸长率。每种测试取三个平行测试的平均值，结果列于表1中。
表1.所述硅橡胶的物理机械性能测试数据
将上述所制备的耐牛奶食品级硅橡胶，加入Pt硫化剂在开炼机上混炼15分钟后，将混炼胶加入到制备10mm×10mm×6mm厚块的模具中，在平板硫化机中14Mpa和130℃下硫化15分钟。同时，制备不含甲基乙烯基三氟丙基的混炼胶，硫化后作为空白样品。将所得到样块在鲜牛奶中70℃下浸泡120h后，测定样块的质量和体积变化率。每种测试取两个平行测试的平均值，所得结果列于表2中。
表2所述硅橡胶的耐牛奶性能测试数据

Claims (8)

1.一种耐牛奶的食品级硅橡胶，其特征在于，其组成成分以重量份计为：
2.如权利要求1所述的一种耐牛奶食品级硅橡胶，其特征在于，所述的甲基乙烯基硅橡胶生胶的平均分子量为50-70万，乙烯基的摩尔百分数含量为0.025-0.5％。
3.如权利要求1所述的一种耐牛奶食品级硅橡胶，其特征在于，所述的甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶生胶的平均分子量为40-65万，乙烯基的摩尔百分数含量为0.025-10％，三氟丙基的摩尔百分数含量为5.0-50％。
4.如权利要求1所述的一种耐牛奶食品级硅橡胶，其特征在于，所述的气相白炭黑的比表面积为50-450m2／g，平均粒径为5-45nm。
5.如权利要求1所述的一种耐牛奶食品级硅橡胶，其特征在于，所述的羟基硅油的粘度为25～2000cP。
6.如权利要求1所述的一种耐牛奶食品级硅橡胶，其特征在于，所述的含氢硅油中氢基的摩尔百分数含量为0.18-18％。
7.如权利要求1所述的一种耐牛奶食品级硅橡胶，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为二甲基二甲氧基硅烷，甲基乙基二甲氧基硅烷，二乙基二甲氧基硅烷，甲基苯基二甲氧基硅烷，二苯基二甲氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷，甲基乙基二乙氧基硅烷，二乙基二乙氧基硅烷，甲基苯基二乙氧基硅烷，二苯基二乙氧基硅烷中的一种或者几种的混合物。
8.如权利要求1所述的一种耐牛奶食品级硅橡胶，其特征在于，制备步骤如下：室温下将甲基乙烯基硅橡胶生胶、甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶生胶、气相白炭黑、羟基硅油、含氢硅油、硅烷偶联剂加入到捏合机内捏合，将物料混炼成团，放置6-8小时后，将温度升高到160-170℃，抽真空度到-0.04--0.08MPa，处理2～3h后出胶，最后在滤胶机上进行过滤，得到所述的耐牛奶食品级硅橡胶。
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CN106349712A (zh) * 2016-10-11 2017-01-25 娄敬涛 一种食品级硅胶的组成及制备方法

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