CN107057368A - 自抑菌硅橡胶混合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

自抑菌硅橡胶混合材料及其制备方法，涉及一种硅橡胶材料，尤其涉及一种自抑菌硅橡胶混合材料及其制备方法。该硅橡胶混合材料包括本体（base）组分和催化剂（catalyst）组分，由本体组分和催化剂组分按照质量份数1：1调和而成。本发明所述的自抑菌硅橡胶混合材料采用双组分结构腻子型，具有操作简单，硫化时间短，亲水性好，弹性回复好，撕裂强度大，邵氏硬度高等优点。可广泛应用在工业制模、文物复制、电子灌胶、电子防震防水，口腔印模等多个领域。

Description

自抑菌硅橡胶混合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种硅橡胶混合材料，尤其涉及一种自抑菌硅橡胶混合材料及其制备方法。
背景技术
在众多的合成橡胶中，硅橡胶是在其中的佼佼者。它具有无味无毒，不怕高温和抵御严寒的特点，在三百摄氏度和零下九十摄氏度时“泰然自若”、“面不改色”，仍不失原有的强度和弹性。室温硫化硅橡胶在硫化过程中没有副产物放出，固化时间短，线收缩率低，无毒，无味，生理惰性，对杀菌剂稳定等。硅橡胶还有良好的电绝缘性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化学稳定性等。由于硅橡胶制品具有优异的综合性能，故已在航空、宇航、电气、电子、化工、仪表、汽车、机械等工业以及医疗卫生、日常生活各个领域获得了广泛的应用。
室温硫化硅橡胶（简称RTV）是指不需加热在室温下即可硫化的一类硅橡胶。室温硫化硅橡胶是一种端基含有羟基（或乙酰氧基）的硅橡胶，分子量较低，通常 为粘稠状的流体。这类橡胶中加入适量补强填充剂、硫化剂和催化剂（或受空气中的水分作用）后即可在室温下硫化而成弹性体。硫化完全之后在耐热性、耐寒性、介电性能等方面都很好，唯其机械强度较低些，可用于浇铸和涂敷胶料。室温硫化硅橡胶可分为单组分型和双组分型两种。
双组分自抑菌硅橡胶混合材料的硫化机理是基于有机硅生胶端基上的乙烯基（或丙烯基）和交联剂分子上的硅氢基（Si-H）发生加成反应（硅氢化反应）来完成的。在该反应中，含氢化物官能的聚硅氧烷用作交联剂（硫化剂）、氯铂酸或其它的可溶性的铂化合物用作催化剂。硫化反应是在室温下进行的。反应不放出副产物。由于在交联过程中不放出低分子物，因此自抑菌硅橡胶混合材料在硫化过程中不产生收缩。
本发明提供的自抑菌硅橡胶采用双组分结构腻子型，具有操作简单，硫化时间短，机械性能好等优点。可广泛应用在工业制模、文物复制、电子灌胶、电子防震防水，口腔印模等多个领域。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种双组分硅橡胶混合材料，尤其提供一种自抑菌硅橡胶混合材料及其制备方法。
本发明所述的双组分硅橡胶混合材料包括本体（base）组分和催化剂（catalyst）组分，由本体组分和催化剂组分按照质量份数1：1调和而成。
按照质量份数计算，本体（base）组分为20-65份的一种或一种以上至少每个分子含有两个乙烯基的聚硅氧烷；1-8份一种或一种以上至少每个分子含有三个或三个以上Si-H基团的聚硅氧烷；5-35份的增容剂；1-10份的增强剂；0.5-3份的亲水改性剂；0.01-2份的纳米光催化材料和其他助剂所组成。
按照质量份数计算，催化剂（catalyst）组分为20-65份的一种或一种以上至少每个分子含有两个乙烯基的聚硅氧烷； 0-35份的增容剂； 1-10份的增强剂； 0.5-3份的铂催化剂；0.01-2份的纳米光催化材料和其他助剂所组成。
上述乙烯基聚硅氧烷为具有乙烯基的线性或支化乙烯基硅油，至少具有两个乙烯基，粘度在1-7000Pa.s范围之间，其分子式如下：
其中R＝CnH2n－1
上述含Si-H基团的聚硅氧烷为粘度为1-6500Pa.s， Si-H键含量为0.1-1.5含氢硅油，其分子式如下：
其中R＝CnH2n－1
上述铂催化剂为氯铂酸与乙烯基聚硅氧烷络合物，其乙烯基聚硅氧烷含有一个或一个以上的乙烯基基团。
上述增溶剂包括，但不限于碳酸钙、高岭土、石英粉，其比表面积为1000目以上。
上述增强剂包括，但不限于MQ树脂，气相白炭黑，滑石粉，云母粉，其中气相白炭黑，滑石粉，云母粉的比表面积为1000目以上。
上述亲水改性剂包括，但不限于阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂中的一种或一种以上的组合物以及不饱和的聚醚和非离子型表面活性剂配合物。
阴离子型表面活性剂包括，但不限于在烷基上带有约8—20个碳原子的烷基硫酸盐的水溶性化合物(诸如烷基硫酸钠)、带有约8—20个碳原子的脂肪酸的磺酸化单酸甘油酯的水溶性化合物及其混合物。阴离子型表面活性剂的诸如十二烷基硫酸钠、椰油单酸甘油酯磺酸钠、磷脂类；肌氨酸盐，诸如十二烷基肌氨酸钠、牛磺酸盐、月桂基磺基乙酸钠、月桂酰胺乙基磺酸钠、聚乙二醇单十二醚硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠。
阳离子表面活性剂包括，但不限于在烷基上带有约10—18个碳原子的季铵盐的水溶性化合物（诸如十六烷基溴化吡咯）、带有约10—18个碳原子的胺盐化合物（诸如十八烷基硬脂胺盐酸盐）、杂环类的化合物（诸如2—烷基咪唑啉）。阳离子表面活性剂的诸如十六烷基三甲基氯化铵、2—烷基咪唑啉、十二烷基二甲基苯基溴化磷、十八烷基二甲基苄基氯化铵、双十八烷基胺盐酸盐、N,N-二甲基十八胺盐酸盐和十六烷基溴化吡咯。
非离子型表面活性剂包括，但不限于包括亲水性和疏水性成分的化合物(可以通过使环氧烷烃基与脂族或烷基—芳族的有机疏水性化合物缩合产生)。合适的非离子型表面活性剂的诸如低粘度羟乙基纤维素、聚山梨醇酯类、聚氧乙烯失水山梨糖醇酯类、脂肪醇乙氧基化物、烷基苯酚类的聚氧化乙烯缩合物、来源于环氧乙烷与环氧丙烷与乙二胺反应产物的缩合的产物、脂族醇类的环氧乙烷缩合物、长链叔胺氧化物、长链叔氧膦、长链二烷基亚砜类及其混合物。
两性表面活性剂可以包括，但不限于脂族仲和叔胺类的衍生物，其中脂族成分可以为直链或支链的并且脂族取代基之一含有约8—18个碳原子并且含有阴离子型水溶性基团，诸如羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐、磷酸盐、甜莱碱，特别是椰油酰胺丙基甜菜碱及其混合物。
不饱和的聚醚和非离子型表面活性剂配合物，其特征在于其为两种物质，一为HLB为8-11、pH为6-8的任基酚聚氧乙烯醚非离子型表面活性剂；二为一种可参与硫化反应使材料具备亲水性的物质。
上述纳米光催化材料包括，但不限于磷化镓(GdP)、砷化镓(GdAs)、二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）、氧化锡(SnO2)、二氧化锆(ZrO2)、硫化镉(CdS)、硫化锌（ZnS）、氧化钨（WO3）、二氧化硅（SiO2）中的一种或一种以上的组合物。
上述其他助剂为适量香精、色浆、偶联剂和拟制剂等。
本发明所述硅橡胶还可以含有在不损害本发明目的的范围内的已知用于硅橡胶组合物的各种添加剂。这些添加剂包括，但不限于无机填料，有机溶剂，防霉剂，胆燃剂，热稳定剂，增塑剂，触变剂。
本发明所述的双组分硅橡胶混合材料制备方法是将本体（base）组分和催化剂(catalyst)组分开制备，分开存放，但制备步骤相同，具体如下。
1）按照一定比例，称量液体组分并搅拌混合均匀；
2）称取一定量的粉料组分加入到上述液体组分中，用捏合机捏合均匀；
3）分别将捏合均匀的本体（base）组分和催化剂(catalyst)组分真空脱气20min得成品。
本发明制备的双组分硅橡胶混合材料具有制备方法简单，亲水性好，弹性回复好，撕裂强度大，邵氏硬度高等优点。其硫化时间2-3min，操作时间0.5-1.5min，邵氏硬度达到60以上，弹性回复达到99.8%，是一种性能优异的硅橡胶材料。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明
实施例1
将230g粘度为1Pa.s和420g粘度为7000Pa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅油，10g粘度为3500Pa.s的三甲基甲硅烷基封端的聚有机硅氧烷混合搅拌搅拌均匀；加入200g 1500目的碳酸钙，10gMQ树脂，5g不饱和端羟基聚醚，10g OP-10，0.5g 纳米二氧化钛在捏合机中捏合30min得本体（base）组分混合物，然后真空脱气，备用。
将150g粘度为20Pa.s和220g粘度为3500Pa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅油混合搅拌，10g铂催化剂搅拌均匀；加入160g 1500目的石英粉，15g 1500目的气相白炭黑，3g纳米二氧化钛在捏合机中捏合30min得催化剂(catalyst)组分混合物，然后真空脱气，备用。
称取等量的本体（base）组分和催化剂(catalyst)组分混合均匀，测试硅橡胶的性能。该硅橡胶的操作时间45s，固化时间2.5min，邵氏硬度68，弹性回复达到99.8%，24小时抑菌率99.9%。
实施例2
将100g粘度为200Pa.s和100g粘度为3000Pa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅油，50g粘度为4000Pa.s的三甲基甲硅烷基封端的聚有机硅氧烷混合搅拌搅拌均匀；加入160g 2000目的高岭土，30g 200目的滑石粉，5g不饱和端羟基聚醚，10g 吐温-80，1g 纳米二氧化钛和适量的薄荷香精在捏合机中捏合30min得本体（base）组分混合物，然后真空脱气，备用。
将250g粘度为2Pa.s和430g粘度为5500Pa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅油混合搅拌，20g铂催化剂搅拌均匀；加入180g 1600目的石英粉，65g 1500目的气相白炭黑，3g纳米二氧化钛在捏合机中捏合30min得催化剂(catalyst)组分混合物，然后真空脱气，备用。
称取等量的本体（base）组分和催化剂(catalyst)组分混合均匀，测试硅橡胶的性能。该硅橡胶的操作时间60s，固化时间3min，邵氏硬度72，弹性回复达到99.8%，24小时抑菌率99.9%。
实施例3
将400g粘度为30Pa.s和20g粘度为6500Pa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅油，80g粘度为3500Pa.s的三甲基甲硅烷基封端的聚有机硅氧烷混合搅拌搅拌均匀；加入130g 1500目的高岭土，100g滑石粉，10g不饱和端羟基聚醚，3g OP-10，1g 纳米二氧化钛，适量的蓝色色浆和适量薄荷香精在捏合机中捏合30min得本体（base）组分混合物，然后真空脱气，备用。
将100g粘度为20Pa.s和100g粘度为3000Pa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅油混合搅拌，8g铂催化剂搅拌均匀；加入350g 2000目的石英粉，15g 1500目的气相白炭黑，2g纳米二氧化钛在捏合机中捏合30min得催化剂(catalyst)组分混合物，然后真空脱气，备用。
称取等量的本体（base）组分和催化剂(catalyst)组分混合均匀，测试硅橡胶的性能。该硅橡胶的操作时间55s，固化时间2min，邵氏硬度66，弹性回复达到99.8%，24小时抑菌率99.9%。
实施例4
将550g粘度为50Pa.s和120g粘度为5600Pa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅油，60g粘度为6500Pa.s的三甲基甲硅烷基封端的聚有机硅氧烷混合搅拌搅拌均匀；加入200g 1500目的碳酸钙，15gMQ树脂，7g不饱和端羟基聚醚，23g OP-10，1.5g 纳米二氧化钛在捏合机中捏合30min得本体（base）组分混合物，然后真空脱气，备用。
将50g粘度为1Pa.s和520g粘度为6500Pa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅油混合搅拌，25g铂催化剂搅拌均匀； 100g 1500目的气相白炭黑，20g纳米二氧化钛在捏合机中捏合30min得催化剂(catalyst)组分混合物，然后真空脱气，备用。
称取等量的本体（base）组分和催化剂(catalyst)组分混合均匀，测试硅橡胶的性能。该硅橡胶的操作时间90s，固化时间2min，邵氏硬度73，弹性回复达到99.8%，24小时抑菌率99.9%。
实施例5
将260g粘度为50Pa.s和330g粘度为4000Pa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅油，60g粘度为2500Pa.s的三甲基甲硅烷基封端的聚有机硅氧烷混合搅拌搅拌均匀；加入180g 1500目的碳酸钙，10gMQ树脂，1g不饱和端羟基聚醚，4g 吐温80，1.5g 纳米二氧化钛和15gKH-570硅烷偶联剂在捏合机中捏合30min得本体（base）组分混合物，然后真空脱气，备用。
将450g粘度为1Pa.s和220g粘度为7000Pa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅油混合搅拌，6g铂催化剂搅拌均匀；加入210g 1500目的石英粉，10g 1000目的气相白炭黑，0.1g纳米二氧化钛在捏合机中捏合30min得催化剂(catalyst)组分混合物，然后真空脱气，备用。
称取等量的本体（base）组分和催化剂(catalyst)组分混合均匀，测试硅橡胶的性能。该硅橡胶的操作时间40s，固化时间2.5min，邵氏硬度63，弹性回复达到99.8%，24小时抑菌率99.9%。
实施例6
将370g粘度为5Pa.s和120g粘度为1000Pa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅油，5g粘度为500Pa.s的三甲基甲硅烷基封端的聚有机硅氧烷混合搅拌搅拌均匀；加入200g 1000目的碳酸钙，8gMQ树脂，6g不饱和端羟基聚醚，12g 聚氧乙烯失水山梨糖醇酯，0.8g 纳米二氧化钛，适量的薄荷香精和1g六甲基二硅氮烷合机中在捏捏合30min得本体（base）组分混合物，然后真空脱气，备用。
将170g粘度为40Pa.s和420g粘度为3000Pa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅油混合搅拌，10g铂催化剂搅拌均匀；加入120g 1500目的石英粉，19g 1000目的气相白炭黑，0.1g纳米二氧化钛在捏合机中捏合30min得催化剂(catalyst)组分混合物，然后真空脱气，备用。
称取等量的本体（base）组分和催化剂(catalyst)组分混合均匀，测试硅橡胶的性能。该硅橡胶的操作时间30s，固化时间2min，邵氏硬度77，弹性回复达到99.8%，24小时抑菌率99.9%。

Claims (10)

1.一种自抑菌硅橡胶混合材料，其特征在于包括本体（base）组分和催化剂（catalyst）组分，由本体组分和催化剂组分按照质量份数1：1调和而成；
a）按照质量份数计算，本体（base）组分为20-65份的一种或一种以上至少每个分子含有两个乙烯基的聚硅氧烷；1-8份一种或一种以上至少每个分子含有三个或三个以上Si-H基团的聚硅氧烷；5-35份的增容剂；1-10份的增强剂；0.5-3份的亲水改性剂；0.01-2份的纳米光催化材料和其他助剂所组成；
b）按照质量份数计算，催化剂（catalyst）组分为20-65份的一种或一种以上至少每个分子含有两个乙烯基的聚硅氧烷； 0-35份的增容剂； 1-10份的增强剂； 0.5-3份的铂催化剂；0.01-2份的纳米光催化材料和其他助剂所组成。
2.如权利要求1所述的自抑菌硅橡胶混合材料，其特征在于乙烯基聚硅氧烷为具有乙烯基的线性或支化乙烯基硅油，至少具有两个乙烯基，粘度在1-7000Pa.s范围之间，其分子式如下：
其中R＝CnH2n－1。
3.如权利要求1所述的自抑菌硅橡胶混合材料，其特征在于含Si-H基团的聚硅氧烷为粘度为1-6500Pa.s， Si-H键含量为0.1-1.5含氢硅油，其分子式如下：
其中R＝CnH2n－1。
4.如权利要求1所述的自抑菌硅橡胶混合材料，其特征在于铂催化剂为氯铂酸与乙烯基聚硅氧烷络合物，其乙烯基聚硅氧烷含有一个或一个以上的乙烯基基团。
5.如权利要求1所述的自抑菌硅橡胶混合材料，其特征在于增溶剂包括，但不限于碳酸钙、高岭土、石英粉，其比表面积为1000目以上。
6.如权利要求1所述的自抑菌硅橡胶混合材料，其特征在于增强剂包括，但不限于MQ树脂，气相白炭黑，滑石粉，云母粉，其中气相白炭黑，滑石粉，云母粉的比表面积为1000目以上。
7.如权利要求1所述的自抑菌硅橡胶混合材料，其特征在于上述亲水改性剂包括，但不限于阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂中的一种或一种以上的组合物以及不饱和的聚醚和非离子型表面活性剂配合物。
8.如权利要求1所述的自抑菌硅橡胶混合材料，其特征在于纳米光催化材料包括，但不限于磷化镓(GdP)、砷化镓(GdAs)、二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）、氧化锡(SnO2)、二氧化锆(ZrO2)、硫化镉(CdS)、硫化锌（ZnS）、氧化钨（WO3）、二氧化硅（SiO2）中的一种或一种以上的组合物。
9.如权利要求1所述的自抑菌硅橡胶混合材料，其特征在于其他助剂为适量香精、色浆、偶联剂和拟制剂等。
10.如权利要求1所述的自抑菌硅橡胶混合材料，其特征在于双组分硅橡胶混合材料制备方法是将本体（base）组分和催化剂(catalyst)组分开制备，分开存放，但制备步骤相同，具体如下：
按照一定比例，称量液体组分并搅拌混合均匀；
称取一定量的粉料组分加入到上述液体组分中，用捏合机捏合均匀；
将捏合均匀的本体（base）组分和催化剂(catalyst)组分真空脱气20min左右得成品。
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