CN106221240A - 一种自润滑硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自润滑硅橡胶，按质量份数计包括以下组分：生胶100份、填料10‑100份、结构化控制剂3‑15份、填料表面处理剂1‑10份、内脱模助剂0.1‑1份和自润滑助剂10‑40份。本发明自润滑硅橡胶适合模压、挤出、注射等多种制品成型工艺，可成型各种形状的自润滑硅橡胶密封制件。产品硫化后短时就有油析出，出油量可通过同步调整配方和工艺加以控制，并且实现出油性具有一定的缓释效果，减少制品使用磨耗，延长使用寿命。

Description

一种自润滑硅橡胶及其制备方法
技术领域
本发明属于有机硅聚合物材料的技术领域，具体是涉及一种硫化成型后的制件具有自润滑性能的硅橡胶及其制备方法和应用。
背景技术
在高分子材料中，橡胶的高弹性是其它材料所不具备的，但其耐温范围窄。而硅橡胶材料具有好良好的耐热性，可在150℃下几乎永远使用而无性能变化，可在200℃下连续使用10000小时，在300℃下亦可使用一段时间，广泛应用于要求耐热的场合。硅橡胶材料在-60℃至-70℃时仍具有较好的弹性，某些特殊配方的硅橡胶还可承受极低温度。在低温密封领域具有独特优势。同时硅橡胶材料兼具生物惰性、良好的耐候性和优良的电气性能。以上特性使得硅橡胶材料在密封方向具有独特的优势。
当用硅橡胶材料制造动密封件，因材料的摩擦系数较大，密封功能和使用寿命会受到影响。因此，研究人员开展多方面的试验研究，以寻求减小或消除橡胶动密封件摩擦系数较大的负面影响。改善的措施包括在硅橡胶配方中加入降低摩擦系数的助剂，以减小摩擦系数。这种方法只能一定程度的改善，效果并不明显。
有鉴于此，提出本发明。
发明内容
针对现有技术的上述技术问题，本发明的目的是提供一种自润滑硅橡胶及其制备方法，其改善了现有硅橡胶动密封效果差、使用寿命短的问题，该硅橡胶适合模压、挤出、注射等多种制品成型工艺，硫化后的硅橡胶制品出油快，出油量适中，并且使出油性具有一定的缓释效果，既保证润滑效果，又提高了使用寿命。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种自润滑硅橡胶，按质量份数计包括以下组分：生胶 100份、填料10-100份、结构化控制剂3-15份、填料表面处理剂1-10份、内脱模助剂0.1-1份和自润滑助剂10-40份。
所述的生胶为端甲基聚甲基乙烯基硅氧烷或端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷，所述生胶的分子量为500000-800000g/mol，其中的乙烯基含量0.03-5mol%。
所述的生胶为两种或两种以上不同乙烯基含量复配使用，所述聚甲基乙烯基硅氧烷中的甲基也部分被苯基、氟取代。
所述的填料为气相白炭黑或沉淀白炭黑中的一种或两种混合；当所述填料为气相白炭黑和沉淀白炭黑的混合物时，所述的气相白炭黑和沉淀白炭黑的比例为5:1-1:5，优选为3:1-1:3。填料可在混炼过程中进行在线表面处理，也可提前单独表面预处理。优选预处理工艺，可在螺旋高速混合机中进行填料表面预处理。
所述结构化控制剂为羟基硅油、线性体或MDT硅胶的一种或多种混合，结构化控制剂的粘度为20-50mPa·s。该控制剂的选择需参考填料表面处理剂的选择、处理工艺、及填料表面处理程度。
所述填料表面处理剂为硅氧烷环体、烷氧基硅烷或硅氮烷。
优选的，所述填料表面处理剂为六甲基二硅氮烷、甲基二乙烯基二硅氮烷、八甲基环四硅氧烷、二甲基二甲氧基硅烷或二甲基二乙氧基硅烷。不同的填料表面处理剂在用于填料表面预处理时，所选用的工艺温度较为苛刻；而用于混炼在线处理时，所选用的工艺温度较为宽泛。
所述内脱模助剂为脂肪盐、脂肪酸或脂肪醇中的至少一种或多种。优选脂肪盐。
所述自润滑助剂甲基硅油、甲基苯基硅油、二苯基硅油或自制冒油剂。
一种自润滑硅橡胶的制备方法，将生胶 100份、填料10-100份、结构化控制剂3-15份、填料表面处理剂1-10份、内脱模助剂0.1-1份和自润滑助剂10-40份进行硫化成型，硫化成型时添加1-5%的硫化剂，所述的硫化剂为过氧化物硫化剂或铂金硫化剂，优选双二五硫化剂和铂金硫化剂。
所述硅橡胶配合物的制备方法其特征在于部分物料需表面预处理工艺，混炼混合过程加料需特定顺序。
本发明的有益效果如下：
本发明自润滑硅橡胶适合模压、挤出、注射等多种制品成型工艺，可成型各种形状的自润滑硅橡胶密封制件。产品硫化后短时就有油析出，出油量可通过同步调整配方和工艺加以控制，并且实现出油性具有一定的缓释效果，减少制品使用磨耗，延长使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
取100份比表面积300的气相白炭黑放入螺旋高速混合机中，在低转速下，雾化喷入10份硅氮烷和2份纯净水的混合物。半封闭体系，高转速下混合处理1小时后，中温处理1h。开放体系，中转速，高温，排除部分低沸小分子。真空体系，低转速，高温，除净低沸小分子。冷却后下出料得预处理填料1。
实施例2
取100份比表面积200的气相白炭黑放入螺旋高速混合机中，在低转速下，中温，雾化喷入8份八甲基环四硅氧烷。半封闭体系，高温，高转速下混合处理2小时。开放体系，高温，低转速，混合处理1小时。冷却后下出料得预处理填料2。
实施例3
取100份沉淀白炭黑放入螺旋高速混合机中，在低转速下，雾化喷入5份硅氮烷。半封闭体系，高转速下混合处理1小时后，中温处理1h。开放体系，中转速，高温，排除部分低沸小分子。真空体系，低转速，高温，除净低沸小分子。冷却后下出料得预处理填料3。
实施例4
取100份沉淀白炭黑放入螺旋高速混合机中，在低转速下，低温，雾化喷入5份二甲基二乙氧基硅烷。半封闭体系，高温，高转速下混合处理2小时。开放体系，高温，低转速，混合处理1小时。冷却后下出料得预处理填料4。
实施例5
取100份乙烯基含量0.16mol% 分子量65万生胶，20份例1所制填料1，20份例4所制填料4，4份分子量2000端羟基聚二甲基硅氧烷，2份二甲基二甲氧基硅烷，0.3份硬脂酸锌，10份苯基含量10mol% 粘度200cs的甲基苯基硅油，在捏合机中混炼均匀，然后在165-175度下热处理2小时，冷却后在开炼机上混炼15分钟，打卷出料得硅橡胶配合物。配合物加入1.5%膏状物（含40% 2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷），开炼机上混炼均匀出片，平板硫化机硫化，厚2mm试片测物性，厚6mm圆柱型试块测试出油性能。
实施例6
出油硅橡胶配合物的制备过程同实施例5。其中20份例1所制填料1，20份例4所制填料4，4份分子量2000端羟基聚二甲基硅氧烷，2份二甲基二甲氧基硅烷，变为20份例2所制填料2，20份例3所制填料3，2份分子量2000端羟基聚二甲基硅氧烷，4份二乙基二甲氧基硅烷。
实施例7
出油硅橡胶配合物的制备过程同实施例5。其中20份例1所制填料1，20份例4所制填料4，4份分子量2000端羟基聚二甲基硅氧烷，2份二甲基二甲氧基硅烷，变为30份例2所制填料2，10份沉淀白炭黑，5份分子量1600端羟基聚二甲基硅氧烷，3份二甲基二甲氧基硅烷。
实施例8
出油硅橡胶配合物的制备过程同实施例5。其中20份例1所制填料1，20份例4所制填料4，4份分子量2000端羟基聚二甲基硅氧烷，2份二甲基二甲氧基硅烷，变为10份比表面积200气相白炭黑，30份例4所制填料4，6份分子量1500端羟基聚二甲基硅氧烷，3份二甲基二甲氧基硅烷。
对比例1
取100份乙烯基含量0.16mol%分子量65万生胶，20份比表面积200气相白炭黑，20份沉淀白炭黑，10份分子量2000端羟基聚二甲基硅氧烷，5份二甲基二甲氧基硅烷，0.3份硬脂酸锌，10份苯基含量10mol%粘度200cs的甲基苯基硅油。混合过程和测试过程同实施例5。
对比例2
苯基含量10mol%粘度200cs的甲基苯基硅油由10份变为15份，其他同对比例1。
对比例3
取100份乙烯基含量0.16mol% 分子量65万生胶，10份比表面积200气相白炭黑，30份沉淀白炭黑，9份分子量2000端羟基聚二甲基硅氧烷，6份二甲基二甲氧基硅烷，0.3份硬脂酸锌，15份苯基含量10mol%粘度200cs的甲基苯基硅油。混合过程和测试过程同实施例5。
所有出油硅橡胶配合物硫化后，硬度、强度依标准GBT 531.1-2008、GBT 528-2009、GBT 529-2008进行检测。出油量检测方法，硫化后试块用滤纸包裹，测试滤纸增重即为析出油重量，析出油重量除以试块初始重量为出油量；出油缓释程度模拟测试方法，第一次出油量测试结束后，试块放置24小时，再次用滤纸包裹，测试二次出油量，重复以上过程5次。
出油量缓释效果实验如下：
数据对比结果表明，本发明自润滑胶有良好的物性，出油量适用，满足自润滑需要；同时出油量具有良好的缓释效果，延长了自润滑配合物硫化成型的密封件的使用寿命。
本发明的有机硅材料属于热固性材料，在高温固化后的材料表面可以析出具有润滑效果的液体，析出时效长，润滑效果高，适用温度范围广。本发明的自润滑硅橡胶由生胶、填料、结构化控制剂、填料表面处理剂、内脱模助剂、自润滑助剂等组成，配方与工艺需完全匹配，加料顺序，原料的预处理，工艺过程等决定最终硅橡胶产品的基础物性和自润滑效果的实现。
本发明中的自润滑硅胶除了具有常规硅橡胶的特性外，因其固化后表面会析出润滑油，使得硫化成型后的硅橡胶制品具有自润滑特性，表面光滑、润滑，能起到降低摩擦系数的作用。效果明显，在保证密封功能的前提下，大大延长密封件的使用寿命。在自润滑硅橡胶领域，目前没有发现出油具有缓释效果的技术方案。本发明自润滑硅橡胶产品硫化后短时就有油析出，出油量可通过同步调整配方和工艺加以控制，并且实现出油性具有一定的缓释效果，减少制品使用磨耗，延长使用寿命。本发明硅橡胶配合物适合模压、挤出、注射等多种制品成型工艺，可成型各种形状的自润滑硅橡胶密封制件。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自润滑硅橡胶，其特征在于按质量份数计包括以下组分：生胶 100份、填料10-100份、结构化控制剂3-15份、填料表面处理剂1-10份、内脱模助剂0.1-1份和自润滑助剂10-40份。
2.如权利要求1所述的自润滑硅橡胶，其特征在于：所述的生胶为端甲基聚甲基乙烯基硅氧烷或端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷，所述生胶的分子量为500000-800000g/mol，其中的乙烯基含量0.03-5mol%。
3.如权利要求1所述的自润滑硅橡胶，其特征在于：所述的生胶为两种或两种以上不同乙烯基含量复配使用。
4.如权利要求1所述的自润滑硅橡胶，其特征在于：所述的填料为气相白炭黑或沉淀白炭黑中的一种或两种混合；当所述填料为气相白炭黑和沉淀白炭黑的混合物时，所述的气相白炭黑和沉淀白炭黑的比例为5:1-1:5。
5.如权利要求1所述的自润滑硅橡胶，其特征在于：所述结构化控制剂为羟基硅油、线性体或MDT硅胶的一种或多种混合，结构化控制剂的粘度为20-50mPa·s。
6.如权利要求1所述的自润滑硅橡胶，其特征在于：所述填料表面处理剂为硅氧烷环体、烷氧基硅烷或硅氮烷。
7.如权利要求6所述的自润滑硅橡胶，其特征在于：所述填料表面处理剂为六甲基二硅氮烷、甲基二乙烯基二硅氮烷、八甲基环四硅氧烷、二甲基二甲氧基硅烷或二甲基二乙氧基硅烷。
8.如权利要求1所述的自润滑硅橡胶，其特征在于：所述内脱模助剂为脂肪盐、脂肪酸或脂肪醇中的至少一种或多种。
9.如权利要求1所述的自润滑硅橡胶，其特征在于：所述自润滑助剂甲基硅油、甲基苯基硅油、二苯基硅油或自制冒油剂。
10.一种自润滑硅橡胶的制备方法，其特征在于：将生胶 100份、填料10-100份、结构化控制剂3-15份、填料表面处理剂1-10份、内脱模助剂0.1-1份和自润滑助剂10-40份进行硫化成型，硫化成型时添加1-5%的硫化剂，所述的硫化剂为过氧化物硫化剂或铂金硫化剂。
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