CN104761911B - 一种高温混炼硅橡胶及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温混炼硅橡胶及其制备方法和应用。本发明所述高温混炼硅橡胶是在甲基乙烯基硅橡胶生胶中加入不同比例的甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶作为生胶料，憎水性气象白炭黑作为填料，再辅以耐老化助剂，得到的高温混炼硅橡胶可以具有优异的耐高温老化性能。本发明所述高温混炼硅橡胶具有耐高温老化性能好、使用寿命长、具有超低压缩永久变形性以及可以自主形成油膜，从而起到隔绝水汽等优点，特别适用于汽车密封件，具有良好的应用前景。

Description

一种高温混炼硅橡胶及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及硅橡胶生产领域，具体涉及一种用于汽车密封件的高温混炼硅橡胶及其制备方法。

背景技术

随着现代汽车工业的发展，汽车不再只是代步的工具，消费者对汽车外观、内部空间和安全性能的要求越来越高。但是，内部空间的增大，势必要压缩汽车其他部位或部件的空间，而这些部件尤其是电子元器件工作时一定要产生大量的热，必然导致小空间内工作温度的升高，有时温度甚至高达200-250℃，在这样的温度下，连接各电子元器件（如线束接头）的密封件受到的冲击最大。众所周知，密封件一般都由具有一定弹性的橡胶或硅橡胶生产，随着近年来硅橡胶的迅速发展及其优异的耐温性（200℃以下长期使用）和低压缩变形性能，现在大部分密封件都由硅橡胶为原料生产。但是普通的硅橡胶却不能满足汽车用密封件的使用要求，因为汽车用密封件要求除了上述要耐250℃以下高温外，还要求低压缩变形性能，长期使用变形小，更要求能够防止水汽等污物浸入连接头，导致短路等风险，提高汽车安全性能。此外，随着汽车电子化和智能化的发展，汽车使用的成套电子元件更多，甚至高达几百个，这就要求所用的密封件便于安装。鉴于这些特殊要求，很有必要研制一种能够满足上述性能的混炼硅橡胶产品。这些性能要求概括起来如下：1、具备耐高温老化性能，能够在230℃长期使用，且在280℃时也能有较好的物性保持；2、具备超低压缩永久变形，保证使用过程中能够达到有效的密封；3、能有效防止水汽等污物的侵入，保证好的电路稳定性，同时又要方便安装。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温混炼硅橡胶产品，可以满足汽车用密封件对低压缩变形、耐高温老化、防止水汽侵入和方便使用的性能要求。

本发明另一目的在于提供上述高温混炼硅橡胶的制备方法。

本发明还有一个目的在于提供上述高温混炼硅橡胶的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种高温混炼硅橡胶，由如下按照质量份数计的组分组成：

乙烯基摩尔含量为0.03~1%、聚合度为5000的甲基乙烯基硅橡胶生胶50~95，乙烯基摩尔含量为0.03~1%、苯基摩尔含量为30%、聚合度为5000的苯基乙烯基硅橡胶生胶5~50，憎水性气相法白炭黑30~60，羟基硅油2~7，耐老化助剂2~10，低压缩变形助剂2~10，苯基硅油5~15，甲基硅油5~10；

其中，所述耐老化助剂由氧化铈、二氧化钛和四氧化三铁组成，其中氧化铈占50~80wt%，氧化钛和四氧化三铁共占20~50wt%；

所述低压缩变形助剂由氧化镁、氧化钙和长链乙烯基硅氧烷组成，其中氧化镁和氧化钙共占50~80wt%，乙烯基硅氧烷的粘度为100~500mpa/s，占20~50wt%。

作为一种优选方案，所述气相法白炭黑的BET比表面积为300；所述羟基硅油的粘度为30~50mpa/s，羟基摩尔含量为5~10%；所述苯基硅油中苯基摩尔含量为20%；所述甲基硅油粘度为50~5000mpa/s。

本发明所述高温混炼硅橡胶的制备方法包括如下步骤：

（1）母胶制备：将苯基乙烯基硅橡胶生胶、甲基乙烯基硅橡胶生胶按照份数比为19:1~1:1配成100份，与气相法白炭黑、羟基硅油放入密炼机中先低温混合均匀，然后升温170度混合3小时，降温冷却得母胶；

（2）二次冷炼：步骤（1）所得母胶100份，加上耐老化助剂，低压缩变形助剂，苯基硅油，甲基硅油，放入密炼机低温混炼均匀，得到高温混炼硅橡胶。

本发明所述高温混炼硅橡胶在汽车密封件中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明通过加入苯基类硅油和甲基类硅油，使得密封件表面会形成一层油膜，起到隔绝水汽等污物的作用，大大延长使用寿命，而且有助于连接器的安装；

（2）本发明高温混炼硅橡胶具有超低压缩永久变形性，用于汽车密封件中，可以确保在使用过程中实现有效的密封；

（3）本发明还对制备方法做了改进和创新，采用二次冷炼的加工方法，即先将生胶、白炭黑和结构化控制剂制成母胶，然后在母胶中加入耐老化助剂、低压缩助剂和苯基类硅油和甲基类硅油。这样做的优点：一是防止耐老化剂和低压缩助剂使得胶料预硫化；二是大大延长油膜在制品表面的时间，提高使用寿命。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

实施例1

1、母胶

甲基乙烯基生胶70份，摩尔乙烯基含量0.09%；甲基乙烯基生胶10份，摩尔乙烯基含量1.0%；苯基乙烯基生胶 20份，摩尔乙烯基含量0.09%，摩尔苯基含量30%，憎水性气相白炭黑 39份，BET 比表面积300；羟基硅油3.5份，羟基摩尔含量9.5%。

将母胶组成的原料放入密炼机温度不高于100℃下混炼均匀，其中憎水性白炭黑分6次投入密炼机；然后升温到170℃，混炼3小时，然后降温至30℃以下。

2、二次冷炼

母胶100份；耐老化助剂（氧化铈占50wt%，二氧化钛占25wt%；四氧化三铁占25wt%）5份；低压缩变形助剂（氧化镁占25wt%，氧化钙25 wt %，乙烯基硅氧烷占50 wt %）5份；苯基硅油10份；甲基硅油5份。

二次冷炼：取母胶全部投入高压密炼机，加入耐老化助剂和低压缩变形助剂混合约10分钟，然后加入苯基硅油和甲基硅油，再混炼10分钟即可。注意，整个过程，胶料温度不超过80℃为宜。

所制得的胶料主要性能指标如下：

说明：硫化剂：2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1.0%（有效含量45%）

硫化条件：170℃×10min

实施例2

1、母胶

甲基乙烯基生胶 80份，摩尔乙烯基含量0.09%；甲基乙烯基生胶10份，摩尔乙烯基含量1.0%；苯基乙烯基生胶 10份，摩尔乙烯基含量0.09%，摩尔苯基含量30%；憎水性气相白炭黑 39份，BET 比表面积300；羟基硅油3.5份，羟基摩尔含量9.5%。

将母胶组成的原料放入密炼机温度不高于100℃下混炼均匀，其中憎水性白炭黑分6次投入密炼机；然后升温到170℃，混炼3小时，然后降温至30℃以下。

2、二次冷炼

母胶100份；耐老化助剂（氧化铈占80wt%，二氧化钛占15wt%；氧化铁占5wt%）8份；低压缩变形助剂（氧化镁占30wt%，氧化钙40wt%，乙烯基硅氧烷占30wt%）5份；苯基硅油5份；甲基硅油10份。

二次冷炼：取母胶全部投入高压密炼机，加入耐老化助剂和低压缩变形助剂混合约10分钟，然后加入苯基硅油和甲基硅油，再混炼10分钟即可。注意，整个过程，胶料温度不超过80℃为宜。

所制得的胶料主要性能指标如下：

说明：硫化剂：2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1.0%（有效含量45%）， 硫化条件：170℃×10min。

实施例3

1、母胶

甲基乙烯基生胶50份，摩尔乙烯基含量0.23%；苯基乙烯基生胶50份，摩尔乙烯基含量0.23%，摩尔苯基含量30%，憎水性气相白炭黑 46份，BET 比表面积300；羟基硅油4.9份，羟基摩尔含量9.5%。

将母胶组成的原料放入密炼机温度不高于100℃下混炼均匀，其中憎水性白炭黑分6次投入密炼机；然后升温到170℃，混炼3小时，然后降温至30℃以下。

2、二次冷炼

母胶100份；耐老化助剂（氧化铈占65wt%，二氧化钛占10wt%；氧化铁占25wt%）3份；低压缩变形助剂（氧化镁占50wt%，氧化钙30wt%，乙烯基硅氧烷占20wt%）2份；苯基硅油8份；甲基硅油5份。

二次冷炼：取母胶全部投入高压密炼机，加入耐老化助剂和低压缩变形助剂混合约10分钟，然后加入苯基硅油和甲基硅油，再混炼10分钟即可。注意，整个过程，胶料温度不超过80℃为宜。

所制得的胶料主要性能指标如下：

说明：硫化剂：2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1.0%（有效含量45%）

硫化条件：170℃×10min

实施例4

1、母胶

甲基乙烯基生胶 63份，摩尔乙烯基含量0.03%；甲基乙烯基生胶30份，摩尔乙烯基含量0.5%；苯基乙烯基生胶 7份，摩尔乙烯基含量1.0%，摩尔苯基含量30%；憎水性气相白炭黑 46份，BET 比表面积300；羟基硅油4.9份，羟基摩尔含量9.5%。

将母胶组成的原料放入密炼机温度不高于100℃下混炼均匀，其中憎水性白炭黑分6次投入密炼机；然后升温到170℃，混炼3小时，然后降温至30℃以下。

2、二次冷炼

母胶100份；耐老化助剂8份（氧化铈占65wt%，二氧化钛占10wt%；氧化铁占25wt%）；低压缩变形助剂（氧化镁占30wt%，氧化钙30wt%，乙烯基硅氧烷占40wt%）5份；苯基硅油15份；甲基硅油5份。

二次冷炼：取母胶全部投入高压密炼机，加入耐老化助剂和低压缩变形助剂混合约10分钟，然后加入苯基硅油和甲基硅油，再混炼10分钟即可。注意，整个过程，胶料温度不超过80℃为宜。

所制得的胶料主要性能指标如下：

说明：硫化剂：2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1.0%（有效含量45%）， 硫化条件：170℃×10min。

实施例5

1、母胶

甲基乙烯基生胶78份，摩尔乙烯基含量0.09%；苯基乙烯基生胶 22份，摩尔乙烯基含量1.0%，摩尔苯基含量30%，憎水性气相白炭黑 50份，BET 比表面积300；羟基硅油5.7份，羟基摩尔含量9.5%。

将母胶组成的原料放入密炼机温度不高于100℃下混炼均匀，其中憎水性白炭黑分6次投入密炼机；然后升温到170℃，混炼3小时，然后降温至30℃以下。

2、二次冷炼

母胶100份；耐老化助剂（氧化铈占60wt%，二氧化钛占20wt%；氧化铁占20wt%）8份；低压缩变形助剂（氧化镁占20wt%，氧化钙60wt%，乙烯基硅氧烷占20wt%）8份；苯基硅油12份；甲基硅油6份。

二次冷炼：取母胶全部投入高压密炼机，加入耐老化助剂和低压缩变形助剂混合约10分钟，然后加入苯基硅油和甲基硅油，再混炼10分钟即可。注意，整个过程，胶料温度不超过80℃为宜。

所制得的胶料主要性能指标如下：

说明：硫化剂：2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1.0%（有效含量45%）。

硫化条件：170℃×10min。

实施例6

1、母胶

甲基乙烯基生胶95份，摩尔乙烯基含量0.20%；苯基乙烯基生胶 5份，摩尔乙烯基含量1.0%，摩尔苯基含量30%，憎水性气相白炭黑 55份，BET 比表面积300；羟基硅油6.3份，羟基摩尔含量9.5%。

将母胶组成的原料放入密炼机温度不高于100℃下混炼均匀，其中憎水性白炭黑分6次投入密炼机；然后升温到170℃，混炼3小时，然后降温至30℃以下。

2、二次冷炼

母胶100份；耐老化助剂（氧化铈占60wt%，二氧化钛占20wt%；氧化铁占20wt%）8份；低压缩变形助剂（氧化镁占20wt%，氧化钙40wt%，乙烯基硅氧烷占40wt%）8份；苯基硅油8份；甲基硅油6份。

二次冷炼：取母胶全部投入高压密炼机，加入耐老化助剂和低压缩变形助剂混合约10分钟，然后加入苯基硅油和甲基硅油，再混炼10分钟即可。注意，整个过程，胶料温度不超过80℃为宜。

所制得的胶料主要性能指标如下：

说明：硫化剂：2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷1.0%（有效含量45%）。

硫化条件：170℃×10min。

Claims (7)

1.一种高温混炼硅橡胶，其特征在于由如下按照质量份数计的组分组成：

乙烯基摩尔含量为0.03~1%、聚合度为5000的甲基乙烯基硅橡胶生胶50~95，乙烯基摩尔含量为0.03~1%、苯基摩尔含量为30%、聚合度为5000的苯基乙烯基硅橡胶生胶5~50，憎水性气相法白炭黑30~60，羟基硅油2~7，耐老化助剂2~10，低压缩变形助剂2~10，苯基硅油5~15，甲基硅油5~10；

其中，所述耐老化助剂由氧化铈、二氧化钛和四氧化三铁组成，其中氧化铈占50~80wt%，氧化钛和四氧化三铁占20~50wt%；

所述低压缩变形助剂由氧化镁、氧化钙和长链乙烯基硅氧烷组成，其中氧化镁和氧化钙占50~80wt%，乙烯基硅氧烷的粘度为100~500mpa/s，占20~50wt%。

2.根据权利要求1所述高温混炼硅橡胶，其特征在于所述憎水性气相法白炭黑的BET比表面积为300。

3.根据权利要求1所述高温混炼硅橡胶，其特征在于所述羟基硅油的粘度为30~50mpa/s，羟基摩尔含量为5~10%。

4.根据权利要求1所述高温混炼硅橡胶，其特征在于所述苯基硅油中苯基摩尔含量为20%。

5.根据权利要求1所述高温混炼硅橡胶，其特征在于所述甲基硅油粘度为50~5000mpa/s。

6.权利要求1~5中任意一条权利要求所述高温混炼硅橡胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）母胶制备：将苯基乙烯基硅橡胶生胶、甲基乙烯基硅橡胶生胶按照份数比为19:1~1:1配成100份，与气相法白炭黑、羟基硅油放入密炼机中先低温混合均匀，然后升温170度混合3小时，降温冷却得母胶；

（2）二次冷炼：步骤（1）所得母胶100份，加上耐老化助剂，低压缩变形助剂，苯基硅油，甲基硅油，放入密炼机低温混炼均匀，得到高温混炼硅橡胶。

7.权利要求1~5中任意一条权利要求所述高温混炼硅橡胶在汽车密封件中的应用。