CN105062085A - 加成型有机硅模具胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加成型有机硅模具胶及其制备方法。所述加成型有机硅模具胶，以α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷和气相法白炭黑的混炼物作为基料，氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物作为交联剂，同时在混炼时配合采用重量比为(8～40):1的六甲基二硅氮烷与四甲基二乙烯基二硅氮烷的功能性助剂对白炭黑进行处理，所得加成型有机硅模具胶具有黏度低、流动性好，硫化后拉伸强度、撕裂强度优良，尺寸稳定性好，翻模次数高，使用寿命长等优点，非常适合精密模具的制作。

Description

加成型有机硅模具胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及模具胶技术领域，特别是涉及一种加成型有机硅模具胶及其制备方法。

背景技术

加成型有机硅模具胶通常采用热固化成型，具有固化速度可调，深层固化好，脱模性优良，耐热性优异，在密封环境中加热不还原等特点，主要用于精密模具和精致复制品的生产，广泛应用于文化石、光学器材、通讯产品、电子电器、汽车等领域。

加成型有机硅模具胶制作的模具，接触的注型材料主要是聚氨酯、环氧树脂及不饱和聚酯等，这些材料在模具内固化过程中，由于单体的渗透、反应发热，会使模具表面逐渐老化、粗糙，使其脱模性变差，复制品尺寸精度变差，导致模具的翻模次数减少，使用寿命缩短。此外，模具的翻模次数还与加成型有机硅模具胶硫化后的拉伸强度、伸长率、撕裂强度密切相关，尤其是撕裂强度，通常较高撕裂强度的模具，其翻模次数也相应较高。因此，如何提高加成型有机硅模具胶硫化后的撕裂强度和耐侵蚀能力，也是提高加成型有机硅模具胶使用寿命的关键。

发明内容

基于此，有必要提供一种加成型有机硅模具胶。

A组分：基料100份

铂催化剂以铂计，加入4.0×10^-4～1.3×10^-3份；

B组分：α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷4～10份

交联剂0.8～5份

交联抑制剂0.01～0.03份，

其中，所述交联剂为氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物；

所述基料，以重量份计，包括如下原料：

在其中一个实施例中，所述功能性助剂为重量比为(8～40):1的六甲基二硅氮烷与四甲基二乙烯基二硅氮烷。

在其中一个实施例中，所述α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷在25℃的黏度为5000～10000mPa·s。

在其中一个实施例中，所述氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物的含氢量为0.3～0.8wt％。

在其中一个实施例中，所述白炭黑为气相法白炭黑，比表面积为200～380m²/g。

在其中一个实施例中，所述铂催化剂为醇改性氯铂酸或氯铂酸-乙烯基硅氧烷络合物。

在其中一个实施例中，所述交联抑制剂为甲基丁炔醇和/或乙炔基环己醇。

本发明还提供所述的加成型有机模具胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)基料的制备：将所述重量份的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷、白炭黑、功能性助剂和水混合后，在20～80℃混炼1～3小时，然后升温至140～180℃真空混炼2～5小时，真空度为0.08～0.1MPa，制得基料；

(2)A组分的制备：按重量份取步骤(1)制得的基料，加入铂催化剂，充分搅拌15～30分钟制得A组分；

(3)B组分的制备：按重量份取α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，交联剂，交联抑制剂，充分搅拌10～30分钟制得B组分；

(4)将步骤(2)制得的A组分与步骤(3)制得的B组分按10：1的重量比混合均匀，在真空度为0.08～0.1MPa下脱泡10～20分钟，得到加成型有机硅模具胶。

本发明的原理及优点如下：

本发明所述加成型有机硅模具胶，主要通过以下三个方面提高模具胶硫化后的撕裂强度和耐侵蚀能力：

(1)按照一定重量比将六甲基二硅氮烷和四甲基二乙烯基二硅氮烷进行合理配伍，在α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷与白炭黑混炼的同时对白炭黑进行处理，可以在比较充分处理白炭黑表面羟基的同时，均匀地在白炭黑上接枝一定比例的双键，前者可以使制备的模具胶具有较低的黏度，后者通过适当比例的双键与本发明所述交联剂反应可有效提高模具胶硫化后的交联密度和交联均匀程度，从而提高模具胶的尺寸稳定性和耐侵蚀性；

(2)选择氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物作为交联剂，一方面，氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物中的端氢活性较高，可以使模具胶在高温硫化时，硫化速度较快，另一方面，氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物中的端氢还可以参与扩链反应，增加模具胶中聚合物的分子量，提高模具胶的柔韧性和撕裂强度；

(3)以α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷为主要原料制备模具胶，并对其黏度进行合理控制(优选为5000～10000mPa·s)，可以保证制备的模具胶具有较好的强度的前提下，具有较低的黏度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的加成型有机硅模具胶，具有黏度低、流动性好，硫化后拉伸强度、撕裂强度优良，尺寸稳定性好，翻模次数高，使用寿命长等优点，非常适合精密模具的制作。

2、本发明的加成型有机硅模具胶的制备方法，简单，容易操作，便于工业化。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的加成型有机硅模具胶及其制备方法作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例一种加成型有机硅模具胶，以重量份计，包括如下原料：

A组分：基料100份

铂催化剂(异丙醇改性氯铂酸)以铂计，加入5.0×10^-4份；

其中，所述交联剂为氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物，含氢量为0.45wt％；

所述基料，以重量份计，包括如下原料：

所述功能性助剂为重量比为40:1的六甲基二硅氮烷与四甲基二乙烯基二硅氮烷。

上述加成型有机硅模具胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)、基料的炼制：将60重量份黏度为7000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷、40重量份比表面积为300m²/g的气相法白炭黑、18.29重量份功能性助剂和10份水投入捏合机中，在25℃混炼1小时。然后，向混炼物中，再加入40重量份黏度为7000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，继续在25℃混炼0.5小时，均匀分散后，升温至180℃真空混炼3小时，真空度为0.08MPa，制得基料。

(2)、A组分的配制：取上述100重量份基料，以铂计，加入5.0×10^-4份铂催化剂，充分搅拌20分钟，制得A组分。

(3)、B组分的配制：7.85重量份黏度为6000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，2.15重量份含氢量为0.45wt％的氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物，0.008重量份乙炔基环己醇，0.002重量份甲基丁炔醇，充分搅拌15分钟，制得B组分。

(4)、将上述配制的A组分与B组分按10:1的重量比混合均匀，在真空度为0.09MPa下脱泡12分钟后，获得加成型有机硅模具胶。

实施例2

本实施例一种加成型有机硅模具胶，以重量份计，包括如下原料：

A组分：基料100份

铂催化剂(辛醇改性氯铂酸)以铂计，加入4.5×10^-4份；

其中，所述交联剂为氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物，含氢量为0.40wt％；

所述基料，以重量份计，包括如下原料：

所述功能性助剂为重量比为14:1的六甲基二硅氮烷与四甲基二乙烯基二硅氮烷。

上述加成型有机硅模具胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)、基料的炼制：将45重量份黏度为7000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷、32重量份比表面积为250m²/g的气相法白炭黑、7.5重量份功能性助剂和3.5份水投入捏合机中，在32℃混炼1.3h。然后，向混炼物中，再加入55重量份黏度为7000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，继续在32℃混炼0.7h，均匀分散后，升温至160℃真空混炼4小时，真空度为0.095MPa，制得基料。

(2)、A组分的配制：取上述100重量份基料，以铂计，加入4.5×10^-4份的铂催化剂，充分搅拌25分钟，制得A组分。

(3)、B组分的配制：6.997重量份黏度为7000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，3.0重量份含氢量为0.40wt％的氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物，0.0108重量份乙炔基环己醇，0.0072重量份甲基丁炔醇，充分搅拌10分钟，制得B组分。

(4)、将上述配制的A组分与B组分按10:1的重量比混合均匀，在真空度为0.085MPa下脱泡15分钟后，获得加成型有机硅模具胶。

实施例3

本实施例一种加成型有机硅模具胶，以重量份计，包括如下原料：

A组分：基料100份

铂催化剂(氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物)

以铂计，加入5.5×10^-4份；

其中，所述交联剂为氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物，含氢量为0.8wt％；

所述基料，以重量份计，包括如下原料：

所述功能性助剂为重量比为16:1的六甲基二硅氮烷与四甲基二乙烯基二硅氮烷。

上述加成型有机硅模具胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)、基料的炼制：将50重量份黏度为10000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷、32重量份比表面积为380m²/g的气相法白炭黑、8.5重量份功能性助剂和3.9份水投入捏合机中，在50℃混炼1.5小时。然后，向混炼物中，再加入50重量份黏度为10000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，继续在50℃混炼0.8小时，均匀分散后，升温至175℃真空混炼3小时，真空度为0.096MPa，制得基料。

(2)、A组分的配制：取上述100重量份基料，以铂计，加入5.5×10^-4份铂催化剂，充分搅拌30分钟，制得A组分。

(3)、B组分的配制：8.755重量份黏度为5000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，1.28重量份含氢量为0.8wt％的氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物，0.02重量份乙炔基环己醇，充分搅拌18分钟，制得B组分。

(4)、将上述配制的A组分与B组分按10:1的重量比混合均匀，在真空度为0.088MPa下脱泡20分钟后，获得加成型有机硅模具胶。

实施例4

本实施例一种加成型有机硅模具胶，以重量份计，包括如下原料：

A组分：基料100份

铂催化剂(氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物)

以铂计，加入6.4×10^-4份；

其中，所述交联剂为氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物，含氢量为0.3wt％；

所述基料，以重量份计，包括如下原料：

所述功能性助剂为重量比为25:1的六甲基二硅氮烷与四甲基二乙烯基二硅氮烷。

上述加成型有机硅模具胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)、基料的炼制：将48重量份黏度为5000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷、34重量份比表面积为250m²/g的气相法白炭黑、15.6重量份功能性助剂和4.2份水投入捏合机中，在75℃混炼1.2小时。然后，向混炼物中，再加入52重量份黏度为5000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，继续在75℃混炼0.8小时，均匀分散后，升温至160℃真空混炼3.6小时，真空度为0.008MPa，制得基料。

(2)、A组分的配制：取上述100重量份基料，以铂计，加入6.4×10^-4份铂催化剂，充分搅拌25分钟，制得A组分。

(3)、B组分的配制：5.664重量份黏度为5000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，4.4重量份含氢量为0.3wt％的氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物，0.016重量份甲基丁炔醇，充分搅拌13分钟，制得B组分。

(4)、将上述配制的A组分与B组分按10:1的重量比混合均匀，在真空度为0.098MPa下脱泡17分钟后，获得加成型有机硅模具胶。

实施例5

本实施例一种加成型有机硅模具胶，以重量份计，包括如下原料：

A组分：基料100份

铂催化剂(氯铂酸-四乙烯基四甲基环四硅氧烷络合物)

以铂计，加入1.2×10^-3份；

其中，所述交联剂为氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物，含氢量为0.6wt％；

所述基料，以重量份计，包括如下原料：

所述功能性助剂为重量比为8：1的六甲基二硅氮烷与四甲基二乙烯基二硅氮烷。

上述加成型有机硅模具胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)、基料的炼制：将33重量份黏度为10000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷、20重量份比表面积为400m²/g的气相法白炭黑、9重量份功能性助剂和3份水投入捏合机中，在40℃混炼1.5小时。然后，向混炼物中，再加入67重量份黏度为10000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，继续在40℃混炼1.0小时，均匀分散后，升温至160℃真空混炼3.6小时，真空度为0.095MPa，制得基料。

(2)、A组分的配制：取上述100重量份基料，以铂计，加入1.2×10^-3份的催化剂，充分搅拌22分钟，制得A组分。

(3)、B组分的配制：7.71重量份黏度为10000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，2.3重量份含氢量为0.6wt％的氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物，0.03重量份甲基丁炔醇，充分搅拌13分钟，制得B组分。

(4)、将上述配制的A组分与B组分按10:1的重量比混合均匀，在真空度为0.098MPa下脱泡17分钟后，获得加成型有机硅模具胶。

对比例1

本对比例一种加成型有机硅模具胶，其原料和制备方法同实施例3，区别在于：未加入所述四甲基二乙烯基二硅氮烷，相应的在B组分配制时，将5000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷由8.755重量份增加至9.285重量份，含氢量为0.8wt％的氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物由1.28重量份减少至0.75重量份。

对比例2

本对比例一种加成型有机硅模具胶，其原料和制备方法同实施例3，区别在于：将所述交联剂氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物换成三甲基硅氧基封端聚甲基氢硅氧烷。

对比例3

本对比例一种加成型有机硅模具胶，其原料和制备方法同实施例3，区别在于：所述六甲基二硅氮烷与四甲基二乙烯基二硅氮烷的重量比为3:2，相应的在B组分的配制时，将5000mPa·s的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷由8.755重量份减少至7.655重量份，含氢量为0.8wt％的氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物由1.28重量份增加至2.38重量份。

取实施例1～5和对比例1～3制得的加成型有机硅模具胶，按GB/T10247-2008测试黏度，按GB/T1033.1-2008测试密度，按GB/T528-2009测试拉伸强度和断裂伸长率，按GB/T531.1-2008测试硬度，按GB/T529-2008测试撕裂强度，按GJB5873-2006测试线性收缩率，测试结果如表1所示。

表1加成型有机硅模具胶相关性能测试结果

由表1中实施例3与对比例1的性能对比可以看出，基料制备中添加四甲基二乙烯基二硅氮烷，可以明显提高加成型有机硅模具胶的拉伸强度、翻模次数和尺寸稳定性(线性收缩率明显下降)；由表1中实施例3与对比例2的性能对比可以看出，使用氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物代替三甲基硅氧基封端聚甲基氢硅氧烷作为加成型有机硅模具胶的交联剂，可以明显提高加成型有机硅模具胶的断裂伸长率、撕裂强度和翻模次数，由表1中实施例3与对比例3的性能对比可以看出，功能性助剂中四甲基二乙烯基二硅氮烷占有比例太高，制备的加成型有机硅模具胶的硬度会明显提高，而断裂伸长率和撕裂强度明显下降，结果导致其翻模次数明显减少。

本发明实施例1～5制备的加成型有机硅模具胶具有黏度低、流动性好，硫化后拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度优良，尺寸稳定性好，翻模次数高，使用寿命长，非常适合精密模具的制作。其中，实施例3的加成型有机硅模具胶的综合性能最为优异。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种加成型有机硅模具胶，其特征在于，以重量份计，包括如下原料：

A组分：基料100份

铂催化剂以铂计，加入4.0×10^-4～1.3×10^-3份；

B组分：α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷4～10份

交联剂0.8～5份

交联抑制剂0.01～0.03份，

其中，所述交联剂为氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物；

所述基料，以重量份计，包括如下原料：

2.根据权利要求1所述的加成型有机硅模具胶，其特征在于，所述功能性助剂为重量比为(8～40):1的六甲基二硅氮烷与四甲基二乙烯基二硅氮烷。

3.根据权利要求1所述的加成型有机硅模具胶，其特征在于，所述α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷在25℃的黏度为5000～10000mPa·s。

4.根据权利要求1所述的加成型有机硅模具胶，其特征在于，所述氢封端甲基氢硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物的含氢量为0.3～0.8wt％。

5.根据权利要求1所述的加成型有机硅模具胶，其特征在于，所述白炭黑为气相法白炭黑，比表面积为200～380m²/g。

6.根据权利要求1-5任一项所述的加成型有机硅模具胶，其特征在于，所述铂催化剂为醇改性氯铂酸或氯铂酸-乙烯基硅氧烷络合物。

7.根据权利要求1-5任一项所述的加成型有机硅模具胶，其特征在于，所述交联抑制剂为甲基丁炔醇和/或乙炔基环己醇。

8.权利要求1-7任一项所述的加成型有机硅模具胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)基料的制备：将所述重量份的α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷、白炭黑、功能性助剂和水混合后，在20～80℃混炼1～3小时，然后升温至140～180℃真空混炼2～5小时，真空度为0.08～0.1MPa，制得基料；

(2)A组分的制备：按重量份取步骤(1)制得的基料，加入铂催化剂，充分搅拌15～30分钟制得A组分；

(3)B组分的制备：按重量份取α,ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，交联剂，交联抑制剂，充分搅拌10～30分钟制得B组分；

(4)将步骤(2)制得的A组分与步骤(3)制得的B组分按10：1的重量比混合均匀，在真空度为0.08～0.1MPa下脱泡10～20分钟，得到加成型有机硅模具胶。