CN105838317B - 一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶及其制备方法 - Google Patents

一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及密封材料技术领域，具体涉及一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的制备方法；所述密封胶是由如下重量份的原料制备而成的：α，ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷150‑200份、交联剂5‑40份、功能填料80‑300份、催化剂2‑10份和增塑剂0‑20份；所述功能填料是由分散聚合法制备的以纳米碳酸钙为核，聚二乙烯基苯为壳的复合粒子，其粒径为50‑90nm；功能填料壳层为聚二乙烯基苯，其具有良好的憎水性，可与基体相互链段缠绕或锚嵌，处于微团界面上的复合微粒对基体起到桥联作用，具有增容单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的效果；本发明的硅橡胶密封胶粘接性好且表干时间小于10min；由于填料的价格也是偏低的，也可以降低材料的综合成本。

Description

一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶及其制备 方法
技术领域
本发明涉及密封材料技术领域，具体涉及一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的制备方法。
背景技术
单组分室温硫化硅橡胶是一种湿气固化的单组份有机硅粘接剂，是以端羟基聚二甲基硅氧烷为基础聚合物，三官能团硅烷为交联剂，辅以填料、增塑剂和催化剂等组成的混合物。由于硅橡胶由于其优良的耐老化性能、高绝缘性、耐温和耐介质性在航天、建筑、汽车、电子电器等领域的粘接密封方面有十分广泛的应用。脱醇型室温硫化硅橡胶是单组份室温硫化硅橡胶的一种，由于其无腐蚀，低气味、固化迅速的特点，相较于其他种类的室温硅胶有着更加良好的发展前景。然而，由于该类硅橡胶的拉伸强度、模量、耐磨及抗剪切破坏等性能远不能适应在使用条件下的需要，因此，极大的限制了其在工业上的使用价值。
在CN200910069215.8申请号的专利申请中，介绍了一种耐高温快速固化脱醇型室温硫化硅橡胶粘合剂，以气相法二氧化钛作为助剂增强其性能，然而由于二氧化硅的表面存在着大量的羟基，使它和聚硅氧烷的浸润性不好，同时在高温时过多的羟基会影响材料的耐高温性能。在CN201410664829.1申请号的专利申请中，介绍了一种环保型LED灯具粘接密封胶，以碳酸钙和二氧化钛单一或混合作为补强剂增强其性能，然而由于碳酸钙与二氧化硅一样，其表面亲水性很难与原料相容。
综上所述，制备相容性强且强度大的单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶对于硅橡胶的实际应用具有重要意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶及其制备方法，该方法制备的单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶具有相容性好、强度大、粘结性好且耐湿热老化的特点
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，其特征在于：所述密封胶是由如下重量份的原料制备而成的：α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷150-200份、交联剂5-40份、功能填料80-300份、催化剂2-10份和增塑剂0-20份；所述功能填料是由分散聚合法制备的以纳米碳酸钙为核，聚二乙烯基苯为壳的复合粒子，其粒径为50-90nm；
所述功能材料的制备方法如下：
(1)将纳米碳酸钙和去离子水混合配制成水悬浮液后加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌分散，将分散均匀的悬浮液的pH调至6.5-7.0；
(2)将悬浮液搅拌加热升温至78-82℃后稳定8-12min后加入引发剂；
(3)向步骤(2)所得的悬浮液中滴加二乙烯基苯，反应12-24h后停止反应；
(4)将步骤(3)所得反应液冷却、过滤、干燥、粉碎得到功能填料，备用；
上述步骤(1)至(4)中的反应在如N2、He或Ar惰性气氛下进行。
进一步的，所述功能填料的制备方法如下：
(1)将纳米碳酸钙、去离子水混合配制成质量分数为6-10％的水悬浮液后加入聚乙烯吡咯烷酮分散剂，在1500-2000r/min条件下搅拌分散40-80min，将分散均匀的悬浮液的pH调至6.5-7.0，其中，聚乙烯吡咯烷酮加入量占二乙烯基苯总质量0.5-1％；
(2)将悬浮液在450-750r/min条件下搅拌加热升温至78-82℃后稳定8-12min后加入引发剂；
(3)向步骤(2)所得的悬浮液中保持78-82℃滴加二乙烯基苯，反应12-24h后停止反应；
(4)将步骤(3)所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于70-90℃条件下干燥18-30h，将干燥后的滤饼粉碎得到功能填料，备用；
上述步骤(1)至(4)中的反应在N2气氛下进行。
进一步的，所述步骤(2)中的引发剂为过硫酸钾。
进一步的，所述步骤(2)中的引发剂的用量为二乙烯基苯的质量的0.8-1.0％。
进一步的，所述步骤(3)中二乙烯基苯的滴加速度为1ml/min。
进一步的，所述α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为动力粘度为5000-50000cps的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷中的1种或至少2种的组合。
进一步的，所述交联剂为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷中的1种或至少2种的组合。
进一步的，所述催化剂为钛酸正丁酯和/或钛酸四异丙酯。
进一步的，所述增塑剂为聚二甲基硅油、MDT硅油和白油中的1种或至少2种的组合。
制备一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的方法，所述方法如下：将一定量的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷与一定量的功能填料和增塑剂在真空捏合机中混合，并保持在120-130℃，真空度为-0.1Mpa的条件下，除水2-3h后降温；待中间体降到室温后，在真空状态下加入交联剂、催化剂混合；混合均匀后出料并密闭保存。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
本实施例的高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，是由如下重量份的原料制备而成的：动力粘度5000cps的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷200份、交联剂15份、功能填料200份、催化剂4份和增塑剂20份；
其中，所述功能填料的制备方法是为：
(1)将纳米碳酸钙和去离子水混合配制成质量分数为6％的水悬浮液后加入占二乙烯基苯质量0.5％的聚乙烯吡咯烷酮，在1500r/min条件下搅拌分散80min，将分散均匀的悬浮液的pH调至6.5；
(2)将悬浮液在450r/min条件下搅拌加热升温至78℃后稳定12min后加入占二乙烯基苯质量0.8％的过硫酸铵；
(3)向步骤(2)所得的悬浮液中用蠕动泵滴加二乙烯基苯反应24h，停止反应；
(4)将步骤(3)所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于70℃条件下干燥30h，将干燥后的滤饼粉碎得到功能填料，备用；
上述步骤(1)至(4)中的反应在He气氛下进行。
所述高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的制备方法，是将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷与功能填料和增塑剂在真空捏合机中混合，并保持在120℃下(真空度为-0.1Mpa)除水2h后降温。待中间体降到室温后，在真空状态下(真空度-0.1Mpa)加入交联剂、催化剂混合。混合均匀后出料并密闭保存。其主要性能指标见表1。
实施例2
本实施例的高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，是由如下重量份的原料制备而成的：动力粘度20000cps的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷150份、交联剂5份、功能填料150份、催化剂2份和增塑剂0份；
其中，所述功能填料的制备方法是为：
(1)将纳米碳酸钙和去离子水混合配制成质量分数为6％的水悬浮液后加入占二乙烯基苯质量1％的聚乙烯吡咯烷酮，在1800r/min条件下搅拌分散60min，将分散均匀的悬浮液的pH调至7.0；
(2)将悬浮液在600r/min条件下搅拌加热升温至80℃后稳定10min后加入占二乙烯基苯质量1.0％的过硫酸铵；
(3)向步骤(2)所得的悬浮液中用蠕动泵滴加二乙烯基苯反应24h，停止反应；
(4)将步骤(3)所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于80℃条件下干燥24h，将干燥后的滤饼粉碎得到功能填料，备用；
上述步骤(1)至(4)中的反应在Ar气氛下进行。
所述高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的制备方法，是将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷与功能填料和增塑剂在真空捏合机中混合，并保持在120℃下(真空度为-0.1Mpa)除水3h后降温。待中间体降到室温后，在真空状态下(真空度-0.1Mpa)加入交联剂、催化剂混合。混合均匀后出料并密闭保存。其主要性能指标见表1。
实施例3
本实施例的高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，是由如下重量份的原料制备而成的：动力粘度50000cps的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷180份、交联剂40、功能填料180份、催化剂10份和增塑剂0份；
其中，所述功能填料的制备方法是为：
(1)将纳米碳酸钙和去离子水混合配制成质量分数为10％的水悬浮液后加入占二乙烯基苯质量1％的聚乙烯吡咯烷酮，在2000r/min条件下搅拌分散40min，将分散均匀的悬浮液的pH调至6.5；
(2)将悬浮液在750r/min条件下搅拌加热升温至82℃后稳定8min后加入占二乙烯基苯质量0.8％的过硫酸铵；
(3)向步骤(2)所得的悬浮液中用蠕动泵滴加二乙烯基苯反应12h，停止反应；
(4)将步骤(3)所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于90℃条件下干燥18h，将干燥后的滤饼粉碎得到功能填料，备用；
上述步骤(1)至(4)中的反应在N2气氛下进行。
所述高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的制备方法，是将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷与功能填料和增塑剂在真空捏合机中混合，并保持在130℃(下(真空度为-0.1Mpa)除水3h后降温。待中间体降到室温后，在真空状态下(真空度-0.1Mpa)加入交联剂、催化剂混合。混合均匀后出料并密闭保存。其主要性能指标见表1。
实施例4
本实施例的高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，是由如下重量份的原料制备而成的：动力粘度20000cps的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷150份、交联剂10份、功能填料80份、催化剂2份和增塑剂2份；
其中，所述功能填料和高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的制备方法同实施例2，其主要性能指标见表1。
实施例5
本实施例的高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，是由如下重量份的原料制备而成的：动力粘度20000cps的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷150份、交联剂10份、功能填料300份、催化剂2份和增塑剂2份；
其中，所述功能填料和高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的制备方法同实施例2，其主要性能指标见表1。
实施例6
本实施例的高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，是由如下重量份的原料制备而成的：动力粘度20000cps的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷150份、交联剂10份、功能填料60份、催化剂2份和增塑剂2份；
其中，所述功能填料和高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的制备方法同实施例2，其主要性能指标见表1。
实施例7
本实施例的高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，是由如下重量份的原料制备而成的：动力粘度20000cps的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷150份、交联剂10份、功能填料120份、催化剂2份和增塑剂2份；
其中，所述功能填料和高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的制备方法同实施例2，其主要性能指标见表1。
将实施例1-7所得单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的拉伸强度按GB528-82测试，拉伸速度为50mm/min；按GB/T 13477.5-2002测试密封胶的表干时间；老化性能测试，将密封胶放入一个温度为85℃，湿度为85％的环境中1000h后测试放置前后力学性能的变化情况结果，如表1所示。
表1实施例1-7所得单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的主要性能指标
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，其特征在于：所述密封胶是由如下重量份的原料制备而成的：α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷150-200份、交联剂5-40份、功能填料80-300份、催化剂2-10份和增塑剂0-20份；所述功能填料是由分散聚合法制备的以纳米碳酸钙为核，聚二乙烯基苯为壳的复合粒子，其粒径为50-90nm；
所述功能填料的制备方法如下：
(1)将纳米碳酸钙和去离子水混合配制成水悬浮液后加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌分散，将分散均匀的悬浮液的pH调至6.5-7.0；
(2)将悬浮液搅拌加热升温至78-82℃后稳定8-12min后加入引发剂；
(3)向步骤(2)所得的悬浮液中滴加二乙烯基苯，反应12-24h后停止反应；
(4)将步骤(3)所得反应液冷却、过滤、干燥、粉碎得到功能填料，备用；
上述步骤(1)至(4)中的反应在N2、He或Ar惰性气氛下进行。
2.根据权利要求1所述的一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，其特征在于，所述功能填料的制备方法如下：
(1)将纳米碳酸钙、去离子水混合配制成质量分数为6-10％的水悬浮液后加入聚乙烯吡咯烷酮分散剂，在1500-2000r/min条件下搅拌分散40-80min，将分散均匀的悬浮液的pH调至6.5-7.0，其中，聚乙烯吡咯烷酮加入量占二乙烯基苯总质量0.5-1％；
(2)将悬浮液在450-750r/min条件下搅拌加热升温至78-82℃后稳定8-12min后加入引发剂；
(3)向步骤(2)所得的悬浮液中保持78-82℃滴加二乙烯基苯，反应12-24h后停止反应；
(4)将步骤(3)所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于70-90℃条件下干燥18-30h，将干燥后的滤饼粉碎得到功能填料，备用；
上述步骤(1)至(4)中的反应在N2气氛下进行。
3.根据权利要求2所述的一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，其特征在于：所述步骤(2)中的引发剂为过硫酸钾。
4.根据权利要求2所述的一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，其特征在于：所述步骤(2)中的引发剂的用量为二乙烯基苯的质量的0.8-1.0％。
5.根据权利要求2所述的一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，其特征在于：所述步骤(3)中二乙烯基苯的滴加速度为1mL/min。
6.根据权利要求1所述的一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，其特征在于：所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为动力粘度为5000-50000cPs的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷中的1种或至少2种的组合。
7.根据权利要求1所述的一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，其特征在于：所述交联剂为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷中的1种或至少2种的组合。
8.根据权利要求1所述的一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，其特征在于：所述催化剂为钛酸正丁酯和/或钛酸四异丙酯。
9.根据权利要求1所述的一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶，其特征在于：所述增塑剂为聚二甲基硅油、MDT硅油和白油中的1种或至少2种的组合。
10.制备如权利要求1-9中任一项所述的一种高性能单组分脱醇型室温硫化硅橡胶密封胶的方法，其特征在于，所述方法如下：将一定量的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷与一定量的功能填料和增塑剂在真空捏合机中混合，并保持在120-130℃，真空度为-0.1MPa的条件下，除水2-3h后降温；待中间体降到室温后，在真空状态下加入交联剂、催化剂混合；混合均匀后出料并密闭保存。
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