CN106432734A - 铂催化剂、其制备方法及硅橡胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的铂催化剂中,有机配体为含乙烯基的化合物和含氮有机化合物,这两种有机配体与氯铂酸配位形成的铂配合物不仅突破了传统的仅能合成低铂含量铂催化剂的禁锢,合成了高铂含量的铂催化剂,而且得到的铂催化剂的催化活性和储存稳定性较优。将这种铂催化剂用于催化合成硅橡胶,得到的硅橡胶具有较优的硫化活性和力学性能。另外,本发明制得的铂催化剂可以根据需要稀释成各种适合的浓度,用于各种形态的硅胶产品,容易称量而且加量准确。
Description
技术领域
本发明涉及贵金属与不饱和烯烃配位合成催化剂的技术领域,尤其涉及铂催化剂、其制备方法及硅橡胶的制备方法。
背景技术
有机硅橡胶因其具有耐高低温、耐候、耐紫外线、绝缘、耐辐射、耐臭氧等性能,而在许多领域都有广泛的应用,例如:用于制备电子电器按键、灌封胶、光导纤维涂料、电线、芯片接点保护涂料、厨房餐具炊具制品、医疗制品、模具和辊筒等等。有机硅橡胶中的加成型硅橡胶除了具有上述普遍的性能外,还具有尺寸稳定、无硫化产物、制品可直接接触食品和人体的优势,因而更受青睐。而加成型硅橡胶的合成是基于硅氢键与硅乙烯基中的双键进行加成反应来完成的,在所述加成中,由金属铂与不饱和烯烃配位合成的配合物催化剂必不可少,称之为“卡斯特催化剂”。由于铂金属价格高、储量有限,因而,提高铂催化剂的催化活性和储存稳定性、降低铂催化剂的使用成本对于合成加成型硅橡胶来说,有着非常重要的意义。
公开号为CN102408869A的中国专利公开了一种用于催化合成液体硅橡胶的铂催化剂,采用乙烯基的硅氧烷和炔基有机化合物作为配位体,脱去低沸物后立即加入甲基或者乙烯基封端的聚硅氧烷,或有机溶剂,最终得到铂催化剂,且铂催化剂中铂的质量百分比较低,在20%以下。公开号为CN105797775A的中国专利公开了应用于硅氢加成反应的乙烯基铂催化剂的制备方法,采用四甲基二乙烯基二硅氧烷与氯铂酸反应获得配合物,然后直接使用四甲基二乙烯基二硅氧烷或四甲基二乙烯基环四硅氧烷将配合物液体补充至所需浓度,得到乙烯基铂催化剂,铂催化剂中铂的质量百分比不高于1%。显然,采用这两种方法仅能获得低铂含量的铂催化剂,且铂催化剂的稳定性均较差,特别是在室温下,很容易析出铂黑,同时,铂配合物的催化活性较差,采用这种铂催化剂合成的硅橡胶的硫化活性和力学性能较差。
发明内容
有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种铂催化剂、其制备方法及硅橡胶的制备方法,本发明提供的铂催化剂的催化活性和储存稳定性较优,采用这种铂催化剂合成的硅橡胶具有较优的硫化活性和力学性能。
本发明提供了一种铂催化剂,由含乙烯基的化合物、含氮有机化合物与氯铂酸配位形成;
所述含乙烯基的化合物选自含乙烯基硅氧烷、含乙烯基硅氧烷的聚合物、含乙烯基烯烃和含乙烯基酯中的一种或几种;
所述含氮有机化合物选自肼类化合物和胺类化合物中的一种或几种。
优选的,所述铂催化剂中,铂的质量含量为20%~60%。
优选的,所述含乙烯基的化合物选自四甲基二乙烯基二硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、小粘度端乙烯基硅油、马来酸二烯丙酯和环二烯烃中的一种或几种。
优选的,所述含氮有机化合物选自甲肼、苯肼、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺和N,N,-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
优选的,所述含乙烯基的化合物与所述氯铂酸的质量配比为19~62:37~78;所述含氮有机化合物与氯铂酸的质量配比为0.1~5:37~78。
本发明提供了一种铂催化剂的制备方法,包括以下步骤:
A)将氯铂酸的醇溶液与含乙烯基的化合物混合,加热进行第一反应;
B)将所述第一反应得到的产物与含氮有机化合物混合,加热进行第二反应,得到铂催化剂。
优选的,所述铂催化剂中,铂的质量含量为20%~60%。
优选的,所述第一反应的温度为30~80℃;所述第一反应的时间为0.5~4h。
优选的,所述第二反应的温度为50~70℃;所述第二反应的时间为0.5~2h。
本发明还提供了一种硅橡胶的制备方法,包括以下步骤:
将基料、交联剂和铂催化剂混合,进行加成反应,得到硅橡胶;
所述基料包括含乙烯基的物质和二氧化硅;所述含乙烯基的物质包括含乙烯基硅氧烷和含乙烯基硅氧烷的聚合物中的一种或几种;
所述交联剂包括含氢硅氧烷和含氢硅氧烷的聚合物中的一种或几种;
所述铂催化剂为上述铂催化剂或上述制备方法制得的铂催化剂。
本发明提供了一种铂催化剂、其制备方法及硅橡胶的制备方法,所述铂催化剂是由含乙烯基的化合物、含氮有机化合物与氯铂酸配位而形成的配合物。本发明公开的铂催化剂中,有机配体为含乙烯基的化合物和含氮有机化合物,这两种有机配体与氯铂酸配位形成的铂配合物不仅突破了传统的仅能合成低铂含量铂催化剂的禁锢,合成了高铂含量的铂催化剂,而且得到的铂催化剂的催化活性和储存稳定性较优。将这种铂催化剂用于催化合成硅橡胶,得到的硅橡胶具有较优的硫化活性和力学性能。另外,本发明制得的铂催化剂可以根据需要稀释成各种适合的浓度,用于各种形态的硅胶产品,容易称量而且加量准确。
实验结果表明,本发明提供的铂催化剂在40℃的恒温箱中放置3个月后,铂催化剂的颜色基本无变化,无铂黑析出,因而,铂催化剂的稳定性较优。将上述放置3个月后的铂催化剂制得的硅橡胶进行力学性能和硫化活性的检测,结果表明,硅橡胶的力学性能(硬度、抗撕裂强度和伸长率)并无明显的变化。将胶料置于UR-2070型U-CAN硫变仪中,在120℃下进行硫变测试,测定胶料达到最大扭矩50%所需的时间(T50)低于45s,胶料达到最大扭矩90%所需的时间(T90)不超过65s,硫化速度较快,也表明铂催化剂的催化活性较优。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种铂催化剂,由含乙烯基的化合物、含氮有机化合物与氯铂酸配位形成;
所述含乙烯基的化合物选自含乙烯基硅氧烷、含乙烯基硅氧烷的聚合物、含乙烯基烯烃和含乙烯基酯中的一种或几种;
所述含氮有机化合物选自肼类化合物和胺类化合物中的一种或几种。
本发明公开的铂催化剂中,有机配体为含乙烯基的化合物和含氮有机化合物,这两种有机配体与氯铂酸配位形成的铂配合物不仅突破了传统的仅能合成低铂含量铂催化剂的禁锢,合成了高铂含量的铂催化剂,而且得到的铂催化剂的催化活性和储存稳定性较优。将这种铂催化剂用于催化合成硅橡胶,得到的硅橡胶具有较优的硫化活性和力学性能。另外,本发明制得的铂催化剂可以根据需要稀释成各种适合的浓度,用于各种形态的硅胶产品,容易称量而且加量准确。
在所述铂催化剂中,铂的质量含量优选为20%~60%,更优选为30%~50%,在本发明的某些具体实施例中,铂的质量含量为32.51%、38.02%、49.10%、44.02%或35.10%。
上述含乙烯基的化合物选自含乙烯基硅氧烷、含乙烯基硅氧烷的聚合物、含乙烯基烯烃和含乙烯基酯中的一种或几种,优选为四甲基二乙烯基二硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、小粘度端乙烯基硅油、马来酸二烯丙酯和环二烯烃中的一种或几种。其中,所述小粘度端乙烯基硅油优选具有式(Ⅰ)所示的化学结构和5~50mm2/s的粘度。
上述含氮有机化合物选自肼类化合物和胺类化合物中的一种或几种,优选为甲肼、苯肼、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺和N,N,-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
在本发明中,所述含乙烯基的化合物与所述氯铂酸的质量配比优选为19~62:37~78,更优选为1∶1.1~2.9,在本发明的某些具体实施例中,所述含乙烯基的化合物与氯铂酸的质量配比为1∶1.3、1∶1.7、1∶2.8、1:2.2或1:1.6。所述含氮有机化合物与氯铂酸的质量配比优选为0.1~5:37~78,更优选为1:15~200,在本发明的某些具体实施例中,所述含氮有机化合物与氯铂酸的质量配比为1:156、1:62、1∶65或1:18。
本发明对上述所采用的原料的来源并无特殊的限制,可以为一般市售。
本发明还提供了一种铂催化剂的制备方法,包括以下步骤:
A)将氯铂酸的醇溶液与含乙烯基的化合物混合,加热进行第一反应;
B)将所述第一反应得到的产物与含氮有机化合物混合,加热进行第二反应,得到铂催化剂。
本发明对所述氯铂酸的醇溶液的配制方法并无特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的配制方法即可。本发明优选将氯铂酸加入到液体醇中,混合得到氯铂酸的醇溶液。所述液体醇优选为无水乙醇或者异丙醇。所述氯铂酸与所述液体醇的用量比优选为50~80g:200~500mL。
所述含乙烯基的化合物选自含乙烯基硅氧烷、含乙烯基硅氧烷的聚合物、含乙烯基烯烃和含乙烯基酯中的一种或几种,优选为四甲基二乙烯基二硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、小粘度端乙烯基硅油、马来酸二烯丙酯和环二烯烃中的一种或几种。其中,所述环二烯烃优选为环戊二烯;所述小粘度端乙烯基硅油优选具有式(Ⅰ)所示的化学结构和5~50mm2/s的粘度。
在本发明中,所述含乙烯基的化合物与所述氯铂酸的质量配比优选为19~62∶37~78,更优选为1∶1.1~2.9,在本发明的某些具体实施例中,所述含乙烯基的化合物与氯铂酸的质量配比为1:1.3、1:1.7、1∶2.8、1:2.2或1:1.6。
本发明将所述氯铂酸的醇溶液与所述含乙烯基的化合物混合,加热进行第一反应。本发明对所述混合的方式并无特殊的限制,优选为将所述氯铂酸的醇溶液滴加到所述含乙烯基的化合物中,搅拌均匀。本发明对所述加热的方式并无特殊的限制,优选为水浴加热或油浴加热。本发明对所述第一反应的反应容器并无特殊的限制,优选为圆底烧瓶。
所述第一反应优选为第一回流反应;所述第一反应优选在保护气的条件下进行。本发明对所采用的保护气并无特殊限制,可以采用本领域技术人员熟知的保护气即可。本发明优选采用氮气。在本发明中,所述第一反应的温度优选为30~80℃,更优选为35~45℃,在本发明的某些具体实施例中,所述第一反应的温度为35℃;所述第一反应的时间优选为0.5~4h,更优选为1~2.5h,在本发明的某些具体实施例中,所述第一反应的时间为2h。
上述第一反应完成后,本发明将所述第一反应得到的产物与含氮有机化合物混合,加热进行第二反应,得到铂催化剂。优选的,具体为,将所述含氮有机化合物加入到所述第一反应得到的产物中,加热进行第二反应,得到铂催化剂。
所述含氮有机化合物选自肼类化合物和胺类化合物中的一种或几种,优选为甲肼、苯肼、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺和N,N,-二甲基甲酰胺中的一种或几种。在本发明中,所述含氮有机化合物与氯铂酸的质量配比优选为0.1~5:37~78,更优选为1:15~200,在本发明的某些具体实施例中,所述含氮有机化合物与氯铂酸的质量配比为1:156、1:62、1:65或1:18。
所述第二反应优选为第二回流反应;所述第二反应优选在保护气的条件下进行。本发明对所采用的保护气并无特殊限制,可以采用本领域技术人员熟知的保护气即可。本发明优选采用氮气。在本发明中,所述第二反应的温度优选为50~70℃,更优选为55~65℃,在本发明的某些具体实施例中,所述第二反应的温度为65℃;所述第二反应的时间优选为0.5~2h,更优选为1~1.5h,在本发明的某些具体实施例中,所述第二反应的时间为1h。
所述第二反应完成后,优选还包括减压蒸馏,更优选的,具体为:在真空的条件下,进行蒸馏。所述蒸馏的作用在于除去醇和水等小分子物质。本发明对所述减压蒸馏的方式和设备并无特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的方式和设备即可。所述蒸馏的温度优选为30~50℃。所述真空的真空度优选小于6.66kPa。
所述减压蒸馏前,优选还包括加入碳酸氢钠。所述加入碳酸氢钠的作用在于除去第二反应产物中多余的酸,从而利于生成的零价铂更好地被有机配体络合,提高氯铂酸的转化率和零价铂的络合收率。本发明对所述碳酸氢钠的加入量并无特殊的限制,优选为将所述第二反应的产物中的酸中和为止。
所述减压蒸馏后,优选还包括过滤,从而制得铂催化剂。所述过滤用于除去产物中的固体杂质。
所述制得的铂催化剂中,铂的质量含量优选为20%~60%,更优选为30%~50%,在本发明的某些具体实施例中,铂的质量含量为32.51%、38.02%、49.10%、44.02%或35.10%。
本发明对上述所采用的原料的来源并无特殊的限制,可以为一般市售。
本发明还提供了一种硅橡胶的制备方法,包括以下步骤:
将基料、交联剂和铂催化剂混合,进行加成反应,得到硅橡胶;
所述基料包括含乙烯基的物质和二氧化硅;所述含乙烯基的物质包括含乙烯基硅氧烷和含乙烯基硅氧烷的聚合物中的一种或几种;
所述交联剂包括含氢硅氧烷和含氢硅氧烷的聚合物中的一种或几种;
所述铂催化剂为上述铂催化剂或上述制备方法制得的铂催化剂。
在本发明中,制备所述硅橡胶的物料包括:基料、交联剂和铂催化剂。所述基料包括含乙烯基的物质和二氧化硅,所述含乙烯基的物质包括含乙烯基硅氧烷和含乙烯基硅氧烷的聚合物中的一种或几种。本发明对所述含乙烯基的物质和二氧化硅的用量比并无特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的用量配比即可。在本发明中,所述基料优选为:东莞市贝特利新材料有限公司生产的液体硅橡胶BQ-6250基料。所述交联剂包括含氢硅氧烷和含氢硅氧烷的聚合物中的一种或几种,在本发明中,所述交联剂优选为含氢硅油,更优选为含氢质量百分数为0.4%~1.6%的含氢硅油。所述铂催化剂为上述铂催化剂或上述制备方法制得的铂催化剂。
本发明对所述基料、交联剂和铂催化剂的用量配比并无特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的配比即可。在本发明中,所述基料和所述交联剂的质量比优选为100∶2~5;所述铂催化剂中铂的质量为所述基料质量的2~7ppm。
本发明制备所述硅橡胶的物料优选还包括稀释剂。具体到本发明,先将稀释剂与铂催化剂混合,得到稀释后的铂催化剂;然后,将所述稀释后的铂催化剂与所述基料和交联剂混合。本发明对所述稀释剂及其用量并无特殊的限制,在本发明中,所述稀释剂优选为100mm2/s的二甲基硅油。所述稀释后的铂催化剂中铂的质量含量优选为0.1~0.5%;在本发明的某些具体实施例中,所述稀释后的铂催化剂中铂的质量含量为0.25%。
本发明制备所述硅橡胶的物料还包括抑制剂。具体到本发明,先将稀释剂与铂催化剂混合,得到稀释的铂催化剂;然后,将所述稀释的铂催化剂与所述基料、交联剂和抑制剂混合。本发明对所述抑制剂的种类和用量并无特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的抑制剂及其用量即可,本发明优选为乙炔基环己醇,所述抑制剂与所述基料的质量比优选为0.1~0.5:100。
本发明对所述加成反应的参数和条件并无特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的制备硅橡胶的参数和条件即可。在本发明中,所述加成反应的温度优选为110~130℃。所述加成反应的时间优选为5~10min。
本发明提供了一种铂催化剂,所述铂催化剂是由含乙烯基的化合物、含氮有机化合物与氯铂酸配位而形成的配合物。本发明公开的铂催化剂中,有机配体为含乙烯基的化合物和含氮有机化合物,这两种有机配体与氯铂酸配位形成的铂配合物不仅突破了传统的仅能合成低铂含量铂催化剂的禁锢,合成了高铂含量的铂催化剂,而且得到的铂催化剂的催化活性和储存稳定性较优。将这种铂催化剂用于催化合成硅橡胶,得到的硅橡胶具有较优的硫化活性和力学性能。另外,本发明制得的铂催化剂可以根据需要稀释成各种适合的浓度,用于各种形态的硅胶产品,容易称量而且加量准确。
实验结果表明,本发明提供的铂催化剂在40℃的恒温箱中放置3个月后,铂催化剂的颜色基本无变化,无铂黑析出,因而,铂催化剂的稳定性较优。将上述放置3个月后的铂催化剂制得的硅橡胶进行力学性能和硫化活性的检测,结果表明,硅橡胶的力学性能(硬度、抗撕裂强度和伸长率)并无明显的变化。将胶料置于UR-2070型U-CAN硫变仪中,在120℃下进行硫变测试,测定胶料达到最大扭矩50%所需的时间(T50)低于45s,胶料达到最大扭矩90%所需的时间(T90)不超过65s,硫化速度较快,也表明铂催化剂的催化活性较优。
为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明提供的一种铂催化剂、其制备方法及硅橡胶的制备方法进行详细描述,但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
比较例1
将78克氯铂酸加入到250毫升的乙醇中,混合形成氯铂酸的醇溶液,滴加到装有60克四甲基二乙烯基二硅氧烷的圆底烧瓶中,搅拌均匀,并在氮气保护的条件下,在35℃水浴或者油浴加热回流反应2小时,加入150克碳酸氢钠中和,再在真空6.66kpa以下,50℃条件下减压蒸馏除去醇和水等小分子物质,过滤除去固体杂质,得到铂催化剂,铂催化剂中的铂的质量含量为32.20%。
将上述制得的铂催化剂用100mm2/s的二甲基硅油稀释,稀释后的铂催化剂中铂的质量含量为0.25%。将液体硅橡胶BQ-6250基料(东莞市贝特利新材料有限公司生产)、交联剂含氢硅油(含氢质量百分数为0.4%~1.6%)、抑制剂乙炔基环己醇和稀释后的铂催化剂混合,在120℃反应10min,制得硅橡胶。其中,基料和交联剂的质量比为100∶2~5,铂催化剂中铂的质量为所述基料质量的2~7ppm,抑制剂与所述基料的质量比为0.1~0.5∶100。
按照GB/T528-2009标准测定制得的硅橡胶的拉伸强度、抗撕裂强度和断裂伸长率;再按照GB/T531-2008标准测定制得的硅橡胶的邵氏A硬度;结果如表1所示。
再将制得的硅橡胶置于UR-2070型U-CAN硫变仪中,并在120℃下进行硫变测试,测定胶料达到最大扭矩50%所需要的时间(T50),以及胶料达到最大扭矩90%所需要的时间(T90),以此评估铂催化剂的活性。时间越短,说明硫化速度越快,铂催化剂的活性越高。结果如表1所示。
比较例2
将50克氯铂酸加入到200毫升的异丙醇中,混合形成氯铂酸的醇溶液,滴加到装有30克四甲基二乙烯基二硅氧烷的圆底烧瓶中,搅拌均匀,并在氮气保护的条件下,在35℃水浴或者油浴加热回流反应2小时,加入300克碳酸氢钠中和,再在真空6.66kpa以下,50℃条件下减压蒸馏除去醇和水等小分子物质,过滤除去固体杂质,得到铂催化剂,铂催化剂中的铂的质量含量为13.00%。
将上述制得的铂催化剂用100mm2/s的二甲基硅油稀释,稀释后的铂催化剂中铂的质量含量为0.25%。将液体硅橡胶BQ-6250基料(东莞市贝特利新材料有限公司生产)、交联剂含氢硅油(含氢质量百分数为0.4%~1.6%)、抑制剂乙炔基环己醇和稀释后的铂催化剂混合,在120℃反应10min,制得硅橡胶。其中,基料和交联剂的质量比为100∶2~5,铂催化剂中铂的质量为所述基料质量的2~7ppm,抑制剂与所述基料的质量比为0.1~0.5∶100。
按照GB/T528-2009标准测定制得的硅橡胶的拉伸强度、抗撕裂强度和断裂伸长率;再按照GB/T531-2008标准测定制得的硅橡胶的邵氏A硬度;结果如表1所示。
再将制得的硅橡胶置于UR-2070型U-CAN硫变仪中,并在120℃下进行硫变测试,测定胶料达到最大扭矩50%所需要的时间(T50),以及胶料达到最大扭矩90%所需要的时间(T90),以此评估铂催化剂的活性。时间越短,说明硫化速度越快,铂催化剂的活性越高。结果如表1所示。
实施例1
将78克氯铂酸加入到250毫升的乙醇中,混合形成氯铂酸的醇溶液,滴加到装有60克四甲基二乙烯基二硅氧烷的圆底烧瓶中,搅拌均匀,并在氮气保护的条件下,在35℃水浴或者油浴加热回流反应2小时,然后再加入0.5克N,N,N’,N’-四甲基乙二胺,在65℃反应1小时,加入250克碳酸氢钠中和,再在真空6.66kpa以下,50℃条件下减压蒸馏除去醇和水等小分子物质,过滤除去固体杂质,得到铂催化剂,铂催化剂中的铂的质量含量为32.51%。
将上述制得的铂催化剂用100mm2/s的二甲基硅油稀释,稀释后的铂催化剂中铂的质量含量为0.25%。将液体硅橡胶BQ-6250基料(东莞市贝特利新材料有限公司生产)、交联剂含氢硅油(含氢质量百分数为0.4%~1.6%)、抑制剂乙炔基环己醇和稀释后的铂催化剂混合,在120℃反应10min,制得硅橡胶。其中,基料和交联剂的质量比为100:2~5,铂催化剂中铂的质量为所述基料质量的2~7ppm,抑制剂与所述基料的质量比为0.1~0.5:100。
按照GB/T528-2009标准测定制得的硅橡胶的拉伸强度、抗撕裂强度和断裂伸长率;再按照GB/T531-2008标准测定制得的硅橡胶的邵氏A硬度;结果如表1所示。
再将制得的硅橡胶置于UR-2070型U-CAN硫变仪中,并在120℃下进行硫变测试,测定胶料达到最大扭矩50%所需要的时间(T50),以及胶料达到最大扭矩90%所需要的时间(T90),以此评估铂催化剂的活性。时间越短,说明硫化速度越快,铂催化剂的活性越高。结果如表1所示。
实施例2
将50克氯铂酸加入到200毫升的异丙醇中,混合形成氯铂酸的醇溶液,滴加到装有30克四甲基二乙烯基二硅氧烷的圆底烧瓶中,搅拌均匀,并在氮气保护的条件下,在35℃水浴或者油浴加热回流反应2小时,然后再加入0.8克N,N-二甲基甲酰胺,在65℃反应1小时,加入160克碳酸氢钠中和,再在真空6.66kpa以下,50℃条件下减压蒸馏除去醇和水等小分子物质,过滤除去固体杂质,得到铂催化剂,铂催化剂中的铂的质量含量为38.02%。
将上述制得的铂催化剂用100mm2/s的二甲基硅油稀释,稀释后的铂催化剂中铂的质量含量为0.25%。将液体硅橡胶BQ-6250基料(东莞市贝特利新材料有限公司生产)、交联剂含氢硅油(含氢质量百分数为0.4%~1.6%)、抑制剂乙炔基环己醇和稀释后的铂催化剂混合,在120℃反应10min,制得硅橡胶。其中,基料和交联剂的质量比为100:2~5,铂催化剂中铂的质量为所述基料质量的2~7ppm,抑制剂与所述基料的质量比为0.1~0.5:100。
按照GB/T528-2009标准测定制得的硅橡胶的拉伸强度、抗撕裂强度和断裂伸长率;再按照GB/T531-2008标准测定制得的硅橡胶的邵氏A硬度;结果如表1所示。
再将制得的硅橡胶置于UR-2070型U-CAN硫变仪中,并在120℃下进行硫变测试,测定胶料达到最大扭矩50%所需要的时间(T50),以及胶料达到最大扭矩90%所需要的时间(T90),以此评估铂催化剂的活性。时间越短,说明硫化速度越快,铂催化剂的活性越高。结果如表1所示。
实施例3
将50克氯铂酸加入到200毫升的异丙醇中,混合形成氯铂酸的醇溶液,滴加到装有12克四甲基二乙烯基二硅氧烷和6g四甲基四乙烯基环四硅氧烷的圆底烧瓶中,搅拌均匀,并在氮气保护的条件下,在35℃水浴或者油浴加热回流反应2小时,然后再加入3克N,N-二甲基甲酰胺,在65℃反应1小时,加入160克碳酸氢钠中和,再在真空6.66kpa以下,50℃条件下减压蒸馏除去醇和水等小分子物质,过滤除去固体杂质,得到铂催化剂,铂催化剂中的铂的质量含量为49.10%。
将上述制得的铂催化剂用100mm2/s的二甲基硅油稀释,稀释后的铂催化剂中铂的质量含量为0.25%。将液体硅橡胶BQ-6250基料(东莞市贝特利新材料有限公司生产)、交联剂含氢硅油(含氢质量百分数为0.4%~1.6%)、抑制剂乙炔基环己醇和稀释后的铂催化剂混合,在120℃反应10min,制得硅橡胶。其中,基料和交联剂的质量比为100:2~5,铂催化剂中铂的质量为所述基料质量的2~7ppm,抑制剂与所述基料的质量比为0.1~0.5:100。
按照GB/T528-2009标准测定制得的硅橡胶的拉伸强度、抗撕裂强度和断裂伸长率;再按照GB/T531-2008标准测定制得的硅橡胶的邵氏A硬度;结果如表1所示。
再将制得的硅橡胶置于UR-2070型U-CAN硫变仪中,并在120℃下进行硫变测试,测定胶料达到最大扭矩50%所需要的时间(T50),以及胶料达到最大扭矩90%所需要的时间(T90),以此评估铂催化剂的活性。时间越短,说明硫化速度越快,铂催化剂的活性越高。结果如表1所示。
实施例4
将65克氯铂酸加入到250毫升的异丙醇中,混合形成氯铂酸的醇溶液,滴加到装有30克四甲基二乙烯基二硅氧烷的圆底烧瓶中,搅拌均匀,并在氮气保护的条件下,在35℃水浴或者油浴加热回流反应2小时,然后再加入1克N,N-二甲基甲酰胺,在65℃反应1小时,加入210克碳酸氢钠中和,再在真空6.66kpa以下,50℃条件下减压蒸馏除去醇和水等小分子物质,过滤除去固体杂质,得到铂催化剂,铂催化剂中的铂的质量含量为44.02%。
将上述制得的铂催化剂用100mm2/s的二甲基硅油稀释,稀释后的铂催化剂中铂的质量含量为0.25%。将液体硅橡胶BQ-6250基料(东莞市贝特利新材料有限公司生产)、交联剂含氢硅油(含氢质量百分数为0.4%~1.6%)、抑制剂乙炔基环己醇和稀释后的铂催化剂混合,在120℃反应10min,制得硅橡胶。其中,基料和交联剂的质量比为100:2~5,铂催化剂中铂的质量为所述基料质量的2~7ppm,抑制剂与所述基料的质量比为0.1~0.5:100。
按照GB/T528-2009标准测定制得的硅橡胶的拉伸强度、抗撕裂强度和断裂伸长率;再按照GB/T531-2008标准测定制得的硅橡胶的邵氏A硬度;结果如表1所示。
再将制得的硅橡胶置于UR-2070型U-CAN硫变仪中,并在120℃下进行硫变测试,测定胶料达到最大扭矩50%所需要的时间(T50),以及胶料达到最大扭矩90%所需要的时间(T90),以此评估铂催化剂的活性。时间越短,说明硫化速度越快,铂催化剂的活性越高。结果如表1所示。
实施例5
将55克氯铂酸加入到500毫升的乙醇中,混合形成氯铂酸的醇溶液,滴加到装有10克四甲基二乙烯基二硅氧烷和25g环戊二烯的圆底烧瓶中,搅拌均匀,并在氮气保护的条件下,在35℃水浴或者油浴加热回流反应2小时,然后再加入3克N,N-二甲基甲酰胺,在65℃反应1小时,加入300克碳酸氢钠中和,再在真空6.66kpa以下,50℃条件下减压蒸馏除去醇和水等小分子物质,过滤除去固体杂质,得到铂催化剂,铂催化剂中的铂的质量含量为35.10%。
将上述制得的铂催化剂用100mm2/s的二甲基硅油稀释,稀释后的铂催化剂中铂的质量含量为0.25%。将液体硅橡胶BQ-6250基料(东莞市贝特利新材料有限公司生产)、交联剂含氢硅油(含氢质量百分数为0.4%~1.6%)、抑制剂乙炔基环己醇和稀释后的铂催化剂混合,在120℃反应10min,制得硅橡胶。其中,基料和交联剂的质量比为100:2~5,铂催化剂中铂的质量为所述基料质量的2~7ppm,抑制剂与所述基料的质量比为0.1~0.5:100。
按照GB/T528-2009标准测定制得的硅橡胶的拉伸强度、抗撕裂强度和断裂伸长率;再按照GB/T531-2008标准测定制得的硅橡胶的邵氏A硬度;结果如表1所示。
再将制得的硅橡胶置于UR-2070型U-CAN硫变仪中,并在120℃下进行硫变测试,测定胶料达到最大扭矩50%所需要的时间(T50),以及胶料达到最大扭矩90%所需要的时间(T90),以此评估铂催化剂的活性。时间越短,说明硫化速度越快,铂催化剂的活性越高。结果如表1所示。
实施例6
将比较例1~2、以及实施例1~5制备的7种铂催化剂各取20g,分别贮存在50mL的玻璃瓶中,在40℃的恒温箱中放置3个月,考察铂催化剂的外观变化。
用目测的方法考察外观,鉴别随着存放时间的延长,铂催化剂的颜色变化,以及有无铂黑析出等情况,从而得知催化剂的稳定性,结果如表2所示。
实施例7
将实施例6得到的7种铂催化剂分别用100mm2/s的二甲基硅油稀释,稀释后的7份铂催化剂中铂的质量含量均为0.25%。准备7份液体硅橡胶BQ-6250基料(东莞市贝特利新材料有限公司生产)、交联剂含氢硅油(含氢质量百分数为0.4%~1.6%)、抑制剂乙炔基环己醇和稀释后的铂催化剂混合,在120℃反应10mins,制得硅橡胶。其中,基料和交联剂的质量比为100:2~5,铂催化剂中铂的质量为所述基料质量的2~7ppm,抑制剂与所述基料的质量比为0.1~0.5:100。
按照GB/T528-2009标准测定制得的7份硅橡胶的拉伸强度、抗撕裂强度和断裂伸长率;再按照GB/T531-2008标准测定制得的7份硅橡胶的邵氏A硬度;结果如表2所示。
再将制得的7份硅橡胶分别置于UR-2070型U-CAN硫变仪中,并在120℃下进行硫变测试,测定胶料达到最大扭矩50%所需要的时间(T50),以及胶料达到最大扭矩90%所需要的时间(T90),以此评估7种铂催化剂的活性。时间越短,说明硫化速度越快,铂催化剂的活性越高。结果如表2所示。
表1实施例1~5以及对比例1~2制备的铂催化剂的催化活性、以及制得的硅橡胶的力学性能和硫化活性比较
表2实施例1~5以及对比例1~2制备的铂催化剂放置3个月后的催化活性、外观变化、储存稳定性以及制得的硅橡胶的力学性能和硫化活性比较
通过上述实施例以及比较例,可以看出,本发明提供的铂催化剂在40℃的恒温箱中放置3个月后,铂催化剂的颜色基本无变化,无铂黑析出,因而,铂催化剂的稳定性较优。将上述放置3个月后的铂催化剂制得的硅橡胶进行力学性能和硫化活性的检测,结果表明,硅橡胶的力学性能(硬度、抗撕裂强度和伸长率)并无明显的变化。将胶料置于UR-2070型U-CAN硫变仪中,在120℃下进行硫变测试,测定胶料达到最大扭矩50%所需的时间(T50)低于45s,胶料达到最大扭矩90%所需的时间(T90)不超过65s,硫化速度较快,也表明铂催化剂的催化活性较优。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种铂催化剂,其特征在于,由含乙烯基的化合物、含氮有机化合物与氯铂酸配位形成;
所述含乙烯基的化合物选自含乙烯基硅氧烷、含乙烯基硅氧烷的聚合物、含乙烯基烯烃和含乙烯基酯中的一种或几种;
所述含氮有机化合物选自肼类化合物和胺类化合物中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的铂催化剂,其特征在于,所述铂催化剂中,铂的质量含量为20%~60%。
3.根据权利要求1所述的铂催化剂,其特征在于,所述含乙烯基的化合物选自四甲基二乙烯基二硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、小粘度端乙烯基硅油、马来酸二烯丙酯和环二烯烃中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的铂催化剂,其特征在于,所述含氮有机化合物选自甲肼、苯肼、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺和N,N,-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的铂催化剂,其特征在于,所述含乙烯基的化合物与所述氯铂酸的质量配比为19~62:37~78;所述含氮有机化合物与氯铂酸的质量配比为0.1~5:37~78。
6.一种铂催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
A)将氯铂酸的醇溶液与含乙烯基的化合物混合,加热进行第一反应;
B)将所述第一反应得到的产物与含氮有机化合物混合,加热进行第二反应,得到铂催化剂。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述铂催化剂中,铂的质量含量为20%~60%。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第一反应的温度为30~80℃;所述第一反应的时间为0.5~4h。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第二反应的温度为50~70℃;所述第二反应的时间为0.5~2h。
10.一种硅橡胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将基料、交联剂和铂催化剂混合,进行加成反应,得到硅橡胶;
所述基料包括含乙烯基的物质和二氧化硅;所述含乙烯基的物质包括含乙烯基硅氧烷和含乙烯基硅氧烷的聚合物中的一种或几种;
所述交联剂包括含氢硅氧烷和含氢硅氧烷的聚合物中的一种或几种;
所述铂催化剂为权利要求1~5任意一项所述铂催化剂或权利要求6~9任意一项所述制备方法制得的铂催化剂。
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