CN106928476B - 一种用于光扩散剂的硅橡胶微球的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚合物材料合成领域，特别涉及一种用于光扩散剂的硅橡胶微球的制备方法。首先将乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)、二甲基硅油、混合溶剂、交联剂、催化剂混合均匀得到硅橡胶溶液；再将其加入到含有表面活性剂的去离子水中，升温搅拌反应得到硅橡胶微球悬浮液；经分离后干燥，得到硅橡胶微球。

Description

一种用于光扩散剂的硅橡胶微球的制备方法
技术领域
本发明属于聚合物材料合成领域，特别涉及一种用于光扩散剂的硅橡胶微球的制备方法。
背景技术
硅橡胶微球作为硅橡胶产品的一种，不仅具有硅橡胶良好的耐高低温性、耐候性、生理惰性等优点，同时还具有良好的光学特性、润滑性、分散性，从而被广泛地应用在橡胶塑料工业、化妆品、涂料、颜料、光学产品等方面，并且在现代生活中发挥着越来越重要的作用。
目前硅橡胶微球的制备方法主要为水解缩聚法和加成法，采用水解缩聚法制备硅橡胶微球时，反应时间长且设备利用率低，致使生产效率低下，不利于实现工业化生产；而采用加成法制备硅橡胶微球，其工艺复杂，后处理困难，且催化剂易中毒失活，同时所制得的硅橡胶微球粒径不可控，大大增加了利用加成法实现硅橡胶微球工业化的难度，因此需对加成法进行配方及工艺改进。
发明内容
本发明针对加成法制备硅橡胶微球工艺复杂、催化剂易失活、硅橡胶微球粒径不可控的缺点，提供了一种新的硅橡胶微球的制备方法：
(1)将乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)、二甲基硅油、混合溶剂、交联剂、催化剂混合均匀，得到硅橡胶溶液，
其中，交联剂采用含氢硅油，含氢硅油中硅氢基与PDMS中乙烯基的摩尔比为2:1，
二甲基硅油与混合溶剂的质量比为1:4～1:12，混合溶剂由低沸点溶剂和高沸点溶剂组成，选择低沸点溶剂时要求其沸点低于步骤(2)中的反应温度，包括沸点小于50℃的石油醚、二氯甲烷等；选择高沸点溶剂时要求其沸点高于步骤(2)中的反应温度，包括环己烷、正己烷、正辛烷、甲苯、乙酸乙酯、四氢呋喃等，低沸点溶剂和高沸点溶剂的质量比为0.1:1～1:0.1，
二甲基硅油为低粘度二甲基硅油，如0.65cs、10cs二甲基硅油等，
催化剂为用低粘度乙烯基硅油稀释的铂金催化剂，铂金用量与乙烯基封端聚二甲基硅氧烷的质量比0.02:10；
(2)将表面活性剂加入到去离子水中充分搅拌，再加入步骤(1)中得到的硅橡胶溶液，充分搅拌后升温至反应温度，并搅拌反应充分，得到硅橡胶微球悬浮液，
硅橡胶混合液加入的时候在搅拌的作用下分散成小液滴，表面活性剂的存在，在小液滴表面形成了一层保护，使得小液滴不容易聚并到一起，
其中，表面活性剂为非离子型表面活性剂，如吐温-20、吐温-80、吐温-60、斯盘-80、十三异构醇聚氧乙烯醚等，本步骤中的表面活性剂与步骤(1)中的PDMS的质量比为1:10～4:10，本步骤中的去离子水与步骤(1)中的PDMS的质量比为10：0.5～2，
反应温度为50℃，从常温(25℃)升温至50℃用时1小时，并继续反应47小时；
(3)将步骤(2)中得到的硅橡胶微球悬浮液经分离后干燥，得到硅橡胶微球，具体为30℃干燥箱中充分干燥。
本发明的有益效果在于：采用混合溶剂环境制备硅橡胶微球，反应初期，低沸点溶剂与高沸点溶剂共同作用，降低硅橡胶基胶的粘度，反应过程中，随着反应温度的升高，低沸点溶剂逐渐挥发，高沸点溶剂挥发较慢，当硅橡胶微球固化成型之后，微球当中仍残存部分高沸点溶剂，在后期的低温干燥过程中，高沸点溶剂继续缓慢挥发，在此期间促使微球表面出现了不同程度的收缩，最终形成了表面的粗糙结构；反之，微球内的溶剂如果挥发过快的话，微球表面结构还未来得及收缩，溶剂就已挥发完全了，制得的表面粗糙结构程度低、不明显(如本申请对比实施例2)。
同时，申请人发现，表面粗糙的硅橡胶微球相比于表面光滑的微球用作板材填充材料时，光扩散性能更为优异。
附图说明
图1为实施例1中，硅橡胶微球固化前后的红外谱图。
图2为实施例1中，所制备的硅橡胶微球的TEM照片。
图3为对比实施例1中，所制备的硅橡胶微球的TEM照片。
具体实施方式
实施例1
(1)将乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)、二甲基硅油、二氯甲烷、正辛烷、交联剂含氢硅油、用低粘度乙烯基硅油稀释的铂金催化剂常温(25℃)下混合均匀，得到硅橡胶溶液，
PDMS、二甲基硅油、二氯甲烷、正辛烷、铂金的质量比为10：2：4：6：0.02，含氢硅油中硅氢基与PDMS中乙烯基的摩尔比为2:1；
(2)将表面活性剂吐温-60加入到去离子水中充分搅拌，再加入步骤(1)中得到的硅橡胶溶液，充分搅拌后经过1小时从常温(25℃)升温至50℃，继续搅拌反应47小时，得到硅橡胶微球悬浮液，
表面活性剂吐温-60与步骤(1)中的PDMS的质量比为1.5:10，去离子水与步骤(1)中的PDMS的质量比为10：0.8；
(3)将步骤(2)中得到的硅橡胶微球悬浮液经分离后于30℃干燥箱中充分干燥，得到硅橡胶微球。
图1为本实施例中，硅橡胶微球固化前后的红外谱图，A为未固化的反应体系，B为固化后硅橡胶微球，由图可知，未固化硅橡胶微球在2156cm-1和1623cm-1处分别出现了含氢硅油中Si-H键的吸收峰和乙烯基基胶中Si-CH＝CH2特征吸收峰，而固化后硅橡胶微球2156cm-1处的Si-H键消失，1623cm-1处Si-CH＝CH2特征吸收峰明显减弱，说明交联剂含氢硅油已经完全反应，硅橡胶微球完成了固化过程；
图2为本实施例中所制备的硅橡胶微球的TEM照片，由图可知，本发明制备的硅橡胶微球表面十分粗糙。
对比实施例1
采用等质量的二氯甲烷代替实施例1中“二氯甲烷和正辛烷”的混合溶剂，其余选料、操作同实施例1：
(1)将乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)、二甲基硅油、二氯甲烷、交联剂含氢硅油、用低粘度乙烯基硅油稀释的铂金催化剂常温(25℃)下混合均匀，得到硅橡胶溶液，
PDMS、二甲基硅油、二氯甲烷、铂金的质量比为10：2：10：0.02，含氢硅油中硅氢基与PDMS中乙烯基的摩尔比为2:1；
(2)将表面活性剂吐温-60加入到去离子水中充分搅拌，再加入步骤(1)中得到的硅橡胶溶液，充分搅拌后经过1小时从常温(25℃)升温至50℃，继续搅拌反应直至反应体系的粘度与实施例1反应47小时后的粘度相等，得到硅橡胶微球悬浮液，
表面活性剂吐温-60与步骤(1)中的PDMS的质量比为1.5:10，去离子水与步骤(1)中的PDMS的质量比为10：0.8；
(3)将步骤(2)中得到的硅橡胶微球悬浮液经分离后于30℃干燥箱中充分干燥，得到硅橡胶微球。
本对比实施例所制备的硅橡胶微球表面相比于实施例1要光滑许多，大致形貌如附图3所示。
对比实施例2
相比于实施例1，步骤(3)中采用较高的温度进行干燥：
(1)同实施例1；
(2)同实施例1；
(3)将步骤(2)中得到的硅橡胶微球悬浮液经分离后于50℃干燥箱中充分干燥，得到硅橡胶微球。
本对比实施例所制备的硅橡胶微球表面相比于实施例1要光滑很多。
将等质量的、上述实施例1和对比实施例1中所制得的硅橡胶微球作为光扩散填料分别加入到PMMA板材中，PMMA板材的其余制备工艺均相等，加入硅橡胶微球后的PMMA板材的光扩散性如表1所示(以未加任何硅橡胶微球的纯PMMA板材作为空白对照)：
表1
序号 雾度/％ 透光率/％
纯PMMA板材 2.54 90.4
实施例1 92.34 86.5
对比实施例1 80.13 87.2
对比实施例2 81.36 86.4

Claims (9)

1.一种用于光扩散剂的硅橡胶微球的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为，
(1)将乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、混合溶剂、交联剂、催化剂混合均匀，得到硅橡胶溶液；所述的混合溶剂由低沸点溶剂和高沸点溶剂组成；
(2)将表面活性剂加入到去离子水中充分搅拌，再加入步骤(1)中得到的硅橡胶溶液，充分搅拌后升温至反应温度，并搅拌反应充分，得到硅橡胶微球悬浮液；
(3)将步骤(2)中得到的硅橡胶微球悬浮液经分离后干燥，得到硅橡胶微球。
2.如权利要求1所述的硅橡胶微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的交联剂为含氢硅油。
3.如权利要求1所述的硅橡胶微球的制备方法，其特征在于：所述的低沸点溶剂沸点低于步骤(2)中所述的反应温度；所述的高沸点溶剂沸点高于步骤(2)中所述的反应温度。
4.如权利要求3所述的硅橡胶微球的制备方法，其特征在于：所述的低沸点溶剂为石油醚和二氯甲烷中的一种或两种的组合。
5.如权利要求3所述的硅橡胶微球的制备方法，其特征在于：所述的高沸点溶剂为环己烷、正己烷、正辛烷、甲苯、乙酸乙酯、四氢呋喃中的一种或几种的组合。
6.如权利要求1所述的硅橡胶微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的催化剂为用低粘度乙烯基硅油稀释的铂金催化剂。
7.如权利要求1所述的硅橡胶微球的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的表面活性剂为吐温-20、吐温-80、吐温-60、斯盘-80、十三异构醇聚氧乙烯醚中的一种或几种的组合。
8.如权利要求1所述的硅橡胶微球的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的反应温度为50℃，反应时间为47小时。
9.一种基于权利要求1至8任一项所述方法所制备的硅橡胶微球的应用，其特征在于：将所述的硅橡胶微球作为光扩散填料加入到PMMA板材中。
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