CN106832933A - 一种二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶及其制备方法，该抗撕裂有机硅橡胶的原料组成及重量百分比如下：生胶55‐65％，填料25‐35％，补强添加剂1‐7％，含烯烃硅油1‐3％，催化剂1‐2％；各组分重量百分比之和为100％。本发明采用溶胶凝胶技术与补强添加剂原位水解生成二氧化锆技术相结合，制备出的二氧化锆补强有机硅橡胶，使有机硅橡胶抗撕裂强度大幅度提高。补强添加剂原位水解，制备出的二氧化锆均匀的分散到有机硅橡胶基体中，有效解决了二氧化锆在有机硅橡胶基体中分散不均匀的问题。

Description

一种二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶及其制备方法，属于橡胶领域，
背景技术
有机硅橡胶作为一类特种橡胶，具有许多区别于普通橡胶的特性。有机硅橡胶本身具有较好的耐热性和耐寒性，因而在各种类型的橡胶中它独具有较宽的工作温度区域，可以用于耐高温制品，如各类耐高温瓶塞；由于热硫化硅橡胶是无毒无味且具有特殊的生理相容性，可适用于人体器官或医疗卫生用品，以及制作婴儿奶瓶上的奶嘴；由于其具有良好的介电性能，可广泛应用于电子仪器仪表、电脑键盘中。
但有机硅橡胶的抗撕裂性能较差，限制了有机硅橡胶的应用范围。从分子结构看，有机硅橡胶分子通常以螺旋长链结构存在，相邻分子之间作用力较弱，撕裂强度只有9‐20KN/m。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶及其制备方法。该有机硅橡胶抗撕裂强度大幅度提高，制备工艺简单、生产效率高、成本低，采用溶胶凝胶原位生成二氧化锆补强有机硅橡胶，二氧化锆能均匀的分散在有机硅橡胶中，制备出的有机硅橡胶具有较高抗撕裂性能。
本发明采用的技术方案如下：
一种二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶，该抗撕裂有机硅橡胶的原料组成及重量百分比如下：生胶55‐65％，填料25‐35％，补强添加剂1‐7％，含烯烃硅油1‐3％，催化剂1‐2％；各组分重量百分比之和为100％。
本发明优选的，所述生胶为普通有机硅生胶，所述生胶分子量为50‐100万，纯度≥99％。
本发明优选的，所述填料为白炭黑、炭黑的一种或两种的混合物，所述填料粒径为1‐100nm，纯度≥99％。
本发明优选的，所述补强添加剂为正丙醇锆、异丙醇锆中的一种或两种的任意混合，所述补强添加剂纯度≥99％。
本发明优选的，所述含烯烃硅油为二乙烯基硅油、多乙烯基硅油、二丙烯基硅油、多丙烯基硅油、二丁烯基硅油、多丁烯基硅油中的一种或两种以上的混合物，所述含烯烃硅油纯度≥99％。
本发明优选的，所述催化剂为氯铂酸、2，5‐二甲基‐2，5‐双(叔丁基过氧基)己烷、二月桂酸二丁基锡、Karstedt铂金催化剂中的一种或两以上混合物。
本发明优选的，抗撕裂有机硅橡胶的原料组成及重量百分比如下：生胶58‐64％,填料26‐34％，补强添加剂1.5‐6％，含烯烃硅油1.5‐2％，催化剂1.1‐1.8％；各组分重量百分比之和为100％。
本发明优选的一个技术方案，抗撕裂有机硅橡胶的原料组成及重量百分比如下：生胶58％,填料34％，补强添加剂5％，含烯烃硅油1.5％，催化剂1.5％；各组分重量百分比之和为100％。
上述抗撕裂有机硅橡胶的制备方法，步骤如下：
(1)按配比取生胶与填料在开放式炼胶机上机械混炼，混炼时间为10‐60min；
(2)向步骤(1)产物中加入补强添加剂，继续在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为2‐20min；
(3)将步骤(2)中混炼好的生胶混合物放置空气中陈化处理，陈化过程中补强添加剂吸收空气中的水分，水解生成二氧化锆，陈化时间为24‐48h；
(4)将步骤(3)中产物置于真空干燥箱中干燥，干燥温度为60‐100℃，干燥时间为2‐6h，真空度为0.06‐0.09MPa；
(5)将步骤(4)中干燥产物置于密炼机中继续炼制，炼制温度为60‐100℃，炼制时间为1‐6h，真空度为0.06‐0.09MPa；
(6)向步骤(5)产物中加入含烯烃硅油，并在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为1‐10min。
(7)向步骤(6)产物中加入催化剂，并继续在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为1‐10min。
(8)将步骤(7)中产物在平板硫化机上进行硫化处理，硫化温度为120‐200℃，硫化时间为10‐60min，压力为6‐14MPa。
(9)将步骤(8)中硫化产物放入鼓风干燥箱中进行二次硫化，硫化温度为150‐220℃，硫化时间为1‐4h。
本发明优选的，步骤(1)中，混炼时间为20‐40min；
本发明优选的，步骤(2)中，混炼时间为5‐15min；
本发明优选的，步骤(3)中，陈化时间为16‐36h；
本发明优选的，步骤(4)中，干燥温度为65‐95℃，干燥时间为2.5‐5h,真空度为0.07‐0.09MPa；
本发明优选的，步骤(5)中，炼制温度为70‐90℃，炼制时间为1.5‐5h,真空度为0.07‐0.09MPa。
本发明优选的，步骤(6)中，混炼时间为2‐8min；
本发明优选的，步骤(7)中，混炼时间为1.5‐9min；
本发明优选的，步骤(8)中，硫化温度为140‐180℃，硫化时间为15‐45min，压力为8‐12MPa；
本发明优选的，步骤(9)中，二次硫化温度为160‐200℃，硫化时间为1.5‐3.5h。
本发明的有益效果
1、本发明采用溶胶凝胶技术与补强添加剂原位水解生成二氧化锆技术相结合，制备出的二氧化锆补强有机硅橡胶，使有机硅橡胶抗撕裂强度大幅度提高。
2、本发明补强添加剂原位水解，制备出的二氧化锆均匀的分散到有机硅橡胶基体中，有效解决了二氧化锆在有机硅橡胶基体中分散不均匀的问题。
3、本发明制备工艺简单、生产效率高、成本低、无溶剂，可进行连续化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
实施例中采用的原料有机硅生胶、填料、补强添加剂、含烯烃硅油、催化剂均为市售原料。
实施例中的开放式炼胶机，购自青岛光越橡胶机械制造有限公司，型号为XK-160；平板硫化机，购自青岛光越橡胶机械制造有限公司，型号为XLB-400*400*2；真空干燥箱，购自上海树立仪器仪表有限公司，型号为ZKXFB-1；鼓风干燥箱，购自上海树立仪器仪表有限公司，型号为FXB101-0，密炼机购自南通福斯特机械制造有限公司。
实施例1
一种二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶，该抗撕裂有机硅橡胶的原料组成及重量百分比如下：有机硅生胶58％,白炭黑34％，正丙醇锆5％，二乙烯基硅油1.5％，氯铂酸1.5％；各组分重量百分比之和为100％。
所述抗撕裂有机硅橡胶的制备方法，步骤如下：
(1)取生胶与填料在开放式炼胶机上机械混炼，混炼时间为40min。
(2)向步骤(1)产物中加入补强添加剂，继续在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为15min。
(3)将步骤(2)中混炼好的生胶混合物放置空气中陈化处理，陈化过程中补强添加剂吸收空气中的水分，水解生成二氧化锆，陈化时间为36h。
(4)将步骤(3)中产物置于真空干燥箱中干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为5h，真空度为0.07MPa。
(5)将步骤(4)中干燥产物置于密炼机中继续炼制，炼制温度为70℃，炼制时间为2h，真空度为0.07MPa。
(6)向步骤(5)产物中加入交联剂，并在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为4min。
(7)向步骤(6)产物中加入催化剂，并继续在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为3min。
(8)将步骤(7)中产物在平板硫化机上进行硫化处理，硫化温度为150℃，硫化时间为30min，压力为12MPa。
(9)将步骤(8)中硫化产物放入鼓风干燥箱中进行二次硫化，硫化温度为160℃，硫化时间为3h。
制备的抗撕裂有机硅橡胶，撕裂强度为36.81KN/m。
实施例2
一种二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶，该抗撕裂有机硅橡胶的原料组成及重量百分比如下：有机硅生胶61％,炭黑32％，异丙醇锆4％，多乙烯基硅油2％，2，5‐二甲基‐2，5‐双(叔丁基过氧基)己烷1％；各组分重量百分比之和为100％。
所述抗撕裂有机硅橡胶的制备方法，步骤如下：
(1)取生胶与填料在开放式炼胶机上机械混炼，混炼时间为35min。
(2)向步骤(1)产物中加入补强添加剂，继续在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为12min。
(3)将步骤(2)中混炼好的生胶混合物放置空气中陈化处理，陈化过程中补强添加剂吸收空气中的水分，水解生成二氧化锆，陈化时间为32h。
(4)将步骤(3)中产物置于真空干燥箱中干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为4h，真空度为0.08MPa。
(5)将步骤(4)中干燥产物置于密炼机中继续炼制，炼制温度为80℃，炼制时间为1.5h，真空度为0.08MPa。
(6)向步骤(5)产物中加入交联剂，并在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为6min。
(7)向步骤(6)产物中加入催化剂，并继续在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为3min。
(8)将步骤(7)中产物在平板硫化机上进行硫化处理，硫化温度为170℃，硫化时间为25min，压力为10MPa。
(9)将步骤(8)中硫化产物放入鼓风干燥箱中进行二次硫化，硫化温度为180℃，硫化时间为2h。
制备的抗撕裂有机硅橡胶，撕裂强度为35.42KN/m。
实施例3
一种二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶，该抗撕裂有机硅橡胶的原料组成及重量百分比如下：有机硅生胶64％,白炭黑30％，正丙醇锆和异丙醇锆3％，二丙烯基硅油1.8％，二月桂酸二丁基锡1.2％；各组分重量百分比之和为100％。
所述抗撕裂有机硅橡胶的制备方法，步骤如下：
(1)取生胶与填料在开放式炼胶机上机械混炼，混炼时间为30min。
(2)向步骤(1)产物中加入补强添加剂，继续在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为10min。
(3)将步骤(2)中混炼好的生胶混合物放置空气中陈化处理，陈化过程中补强添加剂吸收空气中的水分，水解生成二氧化锆，陈化时间为20h。
(4)将步骤(3)中产物置于真空干燥箱中干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为2.5h，真空度为0.09MPa。
(5)将步骤(4)中干燥产物置于密炼机中继续炼制，炼制温度为90℃，炼制时间为3h，真空度为0.09MPa。
(6)向步骤(5)产物中加入交联剂，并在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为8min。
(7)向步骤(6)产物中加入催化剂，并继续在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为3min。
(8)将步骤(7)中产物在平板硫化机上进行硫化处理，硫化温度为180℃，硫化时间为15min，压力为8MPa。
(9)将步骤(8)中硫化产物放入鼓风干燥箱中进行二次硫化，硫化温度为200℃，硫化时间为1.5h。
制备的抗撕裂有机硅橡胶，撕裂强度为36.50KN/m。
对比例
相同的配方(不加补强添加剂)，加工工艺相同，相同的操作人员，相同的生产加工测试设备；硫化后，撕裂强度为17.60KN/m。
实施例1 实施例2 实施例3 对比例
撕裂强度(KN/m) 36.81 35.42 36.50 17.60
以上所述实施例仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及思想的，或直接或间接的运用在其他相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶，该抗撕裂有机硅橡胶的原料组成及重量百分比如下：生胶55‐65％，填料25‐35％，补强添加剂1‐7％，含烯烃硅油1‐3％，催化剂1‐2％；各组分重量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶，其特征在于，所述生胶为普通有机硅生胶，所述生胶分子量为50‐100万，纯度≥99％。
3.根据权利要求1所述的二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶，其特征在于，所述填料为白炭黑、炭黑的一种或两种的混合物，所述填料粒径为1‐100nm，纯度≥99％。
4.根据权利要求1所述的二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶，其特征在于，所述补强添加剂为正丙醇锆、异丙醇锆中的一种或两种的任意混合，所述补强添加剂纯度≥99％。
5.根据权利要求1所述的二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶，其特征在于，所述含烯烃硅油为二乙烯基硅油、多乙烯基硅油、二丙烯基硅油、多丙烯基硅油、二丁烯基硅油、多丁烯基硅油中的一种或两种以上的混合物，所述含烯烃硅油纯度≥99％。
6.根据权利要求1所述的二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶，其特征在于，所述催化剂为氯铂酸、2，5‐二甲基‐2，5‐双(叔丁基过氧基)己烷、二月桂酸二丁基锡、Karstedt铂金催化剂中的一种或两以上混合物。
7.根据权利要求1所述的二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶，其特征在于，抗撕裂有机硅橡胶的原料组成及重量百分比如下：生胶58‐64％,填料26‐34％，补强添加剂1.5‐6％，含烯烃硅油1.5‐2％，催化剂1.1‐1.8％；各组分重量百分比之和为100％；优选的，抗撕裂有机硅橡胶的原料组成及重量百分比如下：生胶58％,填料34％，补强添加剂5％，含烯烃硅油1.5％，催化剂1.5％；各组分重量百分比之和为100％。
8.权利要求1所述的二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶的制备方法，步骤如下：
(1)按配比取生胶与填料在开放式炼胶机上机械混炼，混炼时间为10‐60min；
(2)向步骤(1)产物中加入补强添加剂，继续在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为2‐20min；
(3)将步骤(2)中混炼好的生胶混合物放置空气中陈化处理，陈化过程中补强添加剂吸收空气中的水分，水解生成二氧化锆，陈化时间为24‐48h；
(4)将步骤(3)中产物置于真空干燥箱中干燥，干燥温度为60‐100℃，干燥时间为2‐6h，真空度为0.06‐0.09Pa；
(5)将步骤(4)中干燥产物置于密炼机中继续炼制，炼制温度为60‐100℃，炼制时间为1‐6h，真空度为0.06‐0.09MPa；
(6)向步骤(5)产物中加入含烯烃硅油，并在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为1‐10min。
(7)向步骤(6)产物中加入催化剂，并继续在开放式炼胶机上混炼，混炼时间为1‐10min。
(8)将步骤(7)中产物在平板硫化机上进行硫化处理，硫化温度为120‐200℃，硫化时间为10‐60min，压力为6‐14MPa。
(9)将步骤(8)中硫化产物放入鼓风干燥箱中进行二次硫化，硫化温度为150‐220℃，硫化时间为1‐4h。
9.根据所述的二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，混炼时间为20‐40min；步骤(2)中，混炼时间为5‐15min；步骤(3)中，陈化时间为16‐36h；步骤(4)中，干燥温度为65‐95℃，干燥时间为2.5‐5h,真空度为0.07‐0.09MPa；步骤(5)中，炼制温度为70‐90℃，炼制时间为1.5‐5h,真空度为0.07‐0.09MPa。
10.根据所述的二氧化锆补强的抗撕裂有机硅橡胶的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，混炼时间为2‐8min；步骤(7)中，混炼时间为1.5‐9min；步骤(8)中，硫化温度为140‐180℃，硫化时间为15‐45min，压力为8‐12MPa；步骤(9)中，二次硫化温度为160‐200℃，硫化时间为1.5‐3.5h。
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