CN107760040A - 一种硅橡胶及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅橡胶及其制备方法和应用，属于有机硅领域；所述的硅橡胶由母胶和助剂制成；所述的母胶包括以下重量份组分：甲基乙烯基硅橡胶生胶100份；憎水性气相白炭黑30～35份；羟基硅油2～3.5份；乙烯基硅树脂1～5份；六甲基二硅氮烷0.5～3份；去离子水0.3～2份；相对于100重量份的母胶，所述的助剂包括以下重量份组分：苯基硅油5～10份；含氟弹性体1～5份；镁、铝的金属氧化物5～10份。本发明的硅橡胶耐受氯胺溶液、氯丸溶液、次氯酸盐溶液，氯化钠溶液，可以满足卫浴用密封件对耐氧化、耐酸性、环保性的要求。

Description

一种硅橡胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及有机硅领域，特别是一种硅橡胶及其制备方法和应用。
背景技术
目前，市面上的卫浴密封件使用的橡胶材料多为丁腈橡胶和硅橡胶。丁腈橡胶适合于石油系液压油、甘醇系液压油、二酯系润滑油、汽油、水、硅润滑脂、硅油等介质中使用。是目前用途最广、成本最低的橡胶密封件。但不适用于极性溶剂之中，例如酮类、臭氧、硝基烃、MEK和氯仿。硅橡胶具有突出的耐高低温，耐臭氧及耐气候老化性能，适宜制作有耐热需求的密封垫，如强光源灯罩密封衬圈，阀垫等。但硅橡胶不耐酸、碱溶液，在酸性或碱性条件下容易降解。
随着大家生活水平的提高，很多新的生活用化学品进入到我们的生活中。比如：很多人会在水中加入漂白剂、含氯消毒剂等来对使用的马桶、浴缸等进行消毒处理。漂白剂、含氯消毒剂加入到水中时，产生的次氯酸具有很强的氧化性，与水反应后溶液呈酸性。而采用丁腈橡胶和硅橡胶生产的密封垫片长期在含有漂白剂或含氯消毒剂的水溶液中使用，由于不耐酸、耐氧化，垫片容易的出现脆化、分层降解等情况，失去其原有的密封性。市场对于卫浴密封垫片材料提出了更高的要求，总结归纳起来有以下几点：1.耐氧化性，经常与强氧化剂接触后，不易被氧化变脆。2.耐酸性，长期浸泡在酸性溶液中不容易起泡、分层、降解等情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐氯溶液的硅橡胶，该硅橡胶可以满足卫浴用密封件对耐氧化、耐酸性、环保性的要求。同时，本发明还提供该硅橡胶的制备方法以及应用。
本发明的具体的技术方案为：一种硅橡胶，所述的硅橡胶由母胶和助剂制成；
所述的母胶包括以下重量份组分：
乙烯基摩尔含量0.03％～0.22％、分子量50万-80万的甲基乙烯基硅橡胶生胶1:50-95份；
乙烯基摩尔含量0.23％～0.10％、分子量50万-80万的甲基乙烯基硅橡胶生胶2:5-50份；
憎水性气相白炭黑 30～35份；
羟基硅油 2～3.5份；
乙烯基硅树脂 1～5份；
六甲基二硅氮烷 1～3份；
去离子水 0.3～2份；
相对于100重量份的母胶，所述的助剂包括以下重量份组分：
苯基硅油 5～10份；
含氟弹性体 1～5份；
镁、铝的金属氧化物 5～10份。
在上述的硅橡胶中，相对于100重量份的母胶，所述的助剂还包括以下重量份组分：
耐老化助剂 2～6份；
抗氧剂 0.5～2份。
在上述的硅橡胶中，所述的硅橡胶由母胶和助剂制成；
所述的母胶包括以下重量份组分：
乙烯基摩尔含量0.03％～0.22％、分子量60万-75万的甲基乙烯基硅橡胶生胶1:50-95份；
乙烯基摩尔含量0.23％～0.10％、分子量60万-75万的甲基乙烯基硅橡胶生胶2:5-50份；
憎水性气相白炭黑 31～33份；
羟基硅油 2.5～3份；
乙烯基硅树脂 2～3份；
六甲基二硅氮烷 1.5～2份；
去离子水 0.5～0.6份；
相对于100重量份的母胶，所述的助剂包括以下重量份组分：
苯基硅油 6～7份；
含氟弹性体 2～3份；
镁、铝的金属氧化物 6～7份。
在上述的硅橡胶中，相对于100重量份的母胶，所述的助剂还包括以下重量份组分：
耐老化助剂 3～4份；
抗氧剂 1～1.5份。
在上述的硅橡胶中，所述的憎水性气相白炭黑的BET比表面积为150-380m2/g。
在上述的硅橡胶中，所述的羟基硅油的粘度30-50mpa.s，羟基摩尔含量为5.0％-10.0％。
在上述的硅橡胶中，所述的乙烯基硅树脂的乙烯基摩尔含量为1.0％-5.0％，运动粘度1000-8000c.s。
在上述的硅橡胶中，所述的镁、铝的金属氧化物中氧化镁重量占比为10％-50％，氧化铝的重量比为50％-90％。
需要说明的是：氧化铝是两性氧化物(偏碱性)，氧化镁是碱性氧化物，二者均能很好的与酸及酸性溶液反应，两者比例在合理范围内发生变化时，胶料的耐酸性能变化很小。
在上述的硅橡胶中，所述的苯基硅油的规格为苯基含量5％-20％，运动粘度50-500。
在上述的硅橡胶中，所述的含氟弹性体的规格为氟硅生胶，分子量≥60万，摩尔乙烯基含量0.2％-1％。需要说明的是：氟硅生胶中氟官能团是提高胶料的耐酸性的主要因素，而氟硅生胶的分子量和摩尔乙烯基含量是用来调整胶料物理性能，其在合理范围内变化对耐酸性的影响可忽略。
在上述的硅橡胶中，所述的耐老化助剂包括铈的化合物以及钛氧化物、铁氧化物，其中铈的化合物占耐老化助剂总重量的50％-80％，钛氧化物、铁氧化物占耐老化助剂总重量的20％-50％。
在上述的硅橡胶中，所述的钛氧化物、铁氧化物的重量比为钛氧化物占耐老化助剂总重量的10％-25％，铁氧化物占耐老化助剂总重量的10％-25％。需要说明的是：制品的老化温度是225℃，对胶料的老化要求不高，而铈的化合物、钛氧化物以及铁氧化物都能改善胶料的耐老化性，三者比例的变化对于制品的225℃的老化性能影响很小。
在上述的硅橡胶中，所述的铈的化合物包括氧化铈、醋酸铈、草酸铈、硫酸铈、硝酸铈、碳酸铈。
在上述的硅橡胶中，所述的抗氧剂为季戊四醇双亚磷酸酯螺环结构抗氧化剂和双酚亚磷酸酯结构抗氧化剂。
同时，本发明还公开了一种如上所述的硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：
母胶混炼：先将母胶中各组分按照配比进行混合，然后在130℃-180℃混合30min-240min，降温冷却得母胶；
二次冷炼：将母胶和助剂加入到密炼机低温混炼即得。
在上述的硅橡胶的制备方法中，所述的二次冷炼的温度≤130℃。
本发明还公开了一种如上所述的硅橡胶的应用，用于卫浴密封件。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明优异的效果在于，具有非常优异的耐酸性和耐氧化性能，具体来说：首先，通过添加镁、铝的金属氧化物，以及含氟弹性体来提高胶料的耐酸性。其次，通过使用憎水性气相白炭黑提升胶料的疏水性，同时加入苯基类硅油，使得密封件表面会形成一层油膜，起到隔绝水溶液的作用，胶料不容易被浸润腐蚀。最后，通过使用硅氮烷处理过的甲基乙烯基硅橡胶生胶作为生胶料，同时加入乙烯基硅树脂增加交联密度，使本产品具有一定的耐氧化性。通过以上方法，使胶料达到了卫浴产品的耐氯要求。
进一步地，通过使用硅氮烷处理过的甲基乙烯基硅橡胶生胶作为生胶料，加入乙烯基硅树脂增加交联密度，再辅以抗氧化剂和耐老化助剂进一步提高了产品的抗氧化性能，使其抗氧化性能与耐酸性能协同增强，更好的满足卫浴产品苛刻的耐氯要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
一种用于卫浴产品密封垫的硅橡胶，其胶料的重量份组分如下：
1、母胶
甲基乙烯基生胶1 95份，摩尔乙烯基含量0.03％；
甲基乙烯基生胶2 5份，摩尔乙烯基含量0.23％；
憎水性气相白炭黑 30份，BET比表面积150；
羟基硅油 2.0份，羟基摩尔含量9.5％；
乙烯基硅树脂 1.0份乙烯基含量1.0％，粘度1000c.s
六甲基二硅氮烷 1.0份纯度≥96％
去离子水 0.3份
2、二次冷炼
将母胶所用的原料放入密炼机，控制温度在100℃以下混炼均匀，其中憎水性白炭黑分4次投入密炼机；然后升温到170℃，混炼3小时，然后降温至60℃以下。
二次冷炼：将母胶全部投入加压密炼机，加入耐老化助剂、抗氧剂、含氟弹性体、铝、镁金属氧化物，在密炼机中混合60分钟；然后加入苯基硅油，再混炼20分钟即可。注意，整个过程，胶料温度≤80℃。
所制得的胶料主要性能指标如下表1：
表1实施例1的胶料的性能测试结果
制片检测条件说明：
硫化剂：2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，有效含量45％，添加量为1％
硫化条件：170℃×10min。
实施例2
一种用于卫浴产品密封垫的硅橡胶，其胶料的组分如下：
1、母胶
甲基乙烯基生胶1 90份，摩尔乙烯基含量0.04％；
甲基乙烯基生胶2 10份，摩尔乙烯基含量0.23％；
憎水性气相白炭黑 31份，BET比表面积200；
羟基硅油 2.3份，羟基摩尔含量7.5％；
乙烯基硅树脂 2.0份，乙烯基含量2.2％，粘度3000c.s
六甲基二硅氮烷 1.5份，纯度≥96％
去离子水 0.5份
2、二次冷炼
将母胶所用的原料放入密炼机，控制温度在100℃以下混炼均匀，其中憎水性白炭黑分4次投入密炼机；然后升温到170℃，混炼3小时，然后降温至60℃以下。
二次冷炼：将母胶全部投入加压密炼机，加入耐老化助剂、抗氧剂、含氟弹性体、铝、镁金属氧化物，在密炼机中混合60分钟；然后加入苯基硅油，再混炼20分钟即可。注意，整个过程，胶料温度≤80℃。
所制得的胶料主要性能指标如下表2：
表2实施例2的胶料的性能测试结果
制片检测条件说明：
硫化剂：2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，有效含量45％，添加量为1％
硫化条件：170℃×10min。
实施例3
一种用于卫浴产品密封垫的硅橡胶，其胶料的组分如下：
1、母胶
甲基乙烯基生胶1：80份，摩尔乙烯基含量0.08％；
甲基乙烯基生胶2：20份，摩尔乙烯基含量0.23％；
憎水性气相白炭黑 32份，BET比表面积200；
羟基硅油 2.6份，羟基摩尔含量9.5％；
乙烯基硅树脂 3.0份乙烯基含量3.2％，粘度8000c.s
六甲基二硅氮烷 2.0份纯度≥96％
去离子水 0.6份
2、二次冷炼
将母胶所用的原料放入密炼机，控制温度在100℃以下混炼均匀，其中憎水性白炭黑分4次投入密炼机；然后升温到170℃，混炼3小时，然后降温至60℃以下。
二次冷炼：将母胶全部投入加压密炼机，加入耐老化助剂、抗氧剂、含氟弹性体、铝、镁金属氧化物，在密炼机中混合60分钟；然后加入苯基硅油，再混炼20分钟即可。注意，整个过程，胶料温度≤80℃。
所制得的胶料主要性能指标如下表3：
表3实施例3的胶料的性能测试结果
制片检测条件说明：
硫化剂：2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，有效含量45％，添加量为1％
硫化条件：170℃×10min。
实施例4
一种用于卫浴产品密封垫的硅橡胶，其胶料的组分如下：
1、母胶
甲基乙烯基生胶1：50份，摩尔乙烯基含量0.08％；
甲基乙烯基生胶2：50份，摩尔乙烯基含量0.23％；
憎水性气相白炭黑 33份，BET比表面积300；
羟基硅油 3.5份，羟基摩尔含量9.5％；
乙烯基硅树脂 4.0份乙烯基含量3.2％，粘度8000c.s
六甲基二硅氮烷 3.0份纯度≥96％
去离子水 1.0份
2、二次冷炼
将母胶所用的原料放入密炼机，控制温度在100℃以下混炼均匀，其中憎水性白炭黑分4次投入密炼机；然后升温到170℃，混炼3小时，然后降温至60℃以下。
二次冷炼：将母胶全部投入加压密炼机，加入耐老化助剂、抗氧剂、含氟弹性体、铝、镁金属氧化物，在密炼机中混合60分钟；然后加入苯基硅油，再混炼20分钟即可。注意，整个过程，胶料温度≤80℃。
所制得的胶料主要性能指标如下表4：
表4实施例4的胶料的性能测试结果
制片检测条件说明：
硫化剂：2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，有效含量45％，添加量为1％
硫化条件：170℃×10min。
实施例5
一种用于卫浴产品密封垫的硅橡胶，其胶料的组分如下：
1、母胶
甲基乙烯基生胶1：90份，摩尔乙烯基含量0.03％；
甲基乙烯基生胶2：10份，摩尔乙烯基含量1.0％；
憎水性气相白炭黑 34份，BET比表面积200；
羟基硅油 3.5份，羟基摩尔含量9.5％；
乙烯基硅树脂 5.0份乙烯基含量3.2％，粘度8000c.s
六甲基二硅氮烷 3.0份纯度≥96％
去离子水 1.0份
2、二次冷炼
将母胶所用的原料放入密炼机，控制温度在100℃以下混炼均匀，其中憎水性白炭黑分4次投入密炼机；然后升温到170℃，混炼3小时，然后降温至60℃以下。
二次冷炼：将母胶全部投入加压密炼机，加入耐老化助剂、抗氧剂、含氟弹性体、铝、镁金属氧化物，在密炼机中混合60分钟；然后加入苯基硅油，再混炼20分钟即可。注意，整个过程，胶料温度≤80℃。
所制得的胶料主要性能指标如下表5：
表5实施例5的胶料的性能测试结果
制片检测条件说明：
硫化剂：2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，有效含量45％，添加量为1％
硫化条件：170℃×10min。
实施例6
一种用于卫浴产品密封垫的硅橡胶，其胶料的组分如下：
1、母胶
甲基乙烯基生胶1：70份，摩尔乙烯基含量0.04％；
甲基乙烯基生胶2：30份，摩尔乙烯基含量0.23％；
憎水性气相白炭黑 32份，BET比表面积200；
羟基硅油 2.7份，羟基摩尔含量9.5％；
乙烯基硅树脂 2.5份，乙烯基含量3.2％，粘度8000c.s
六甲基二硅氮烷 1.8份纯度≥96％
去离子水 0.6份
2、二次冷炼
将母胶所用的原料投入密炼机，控制温度在100℃以下混炼均匀，其中憎水性白炭黑分4次投入密炼机；然后升温到170℃，混炼3小时，然后降温至60℃以下。
二次冷炼：将母胶全部投入加压密炼机，加入耐老化助剂、抗氧剂、含氟弹性体、铝、镁金属氧化物，在密炼机中混合60分钟；然后加入苯基硅油，再混炼20分钟即可。注意，整个过程，胶料温度≤80℃。
所制得的胶料主要性能指标如下表6：
表6实施例6的胶料的性能测试结果
制片检测条件说明：
硫化剂：2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，有效含量45％，添加量为1％
硫化条件：170℃×10min。
以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种硅橡胶，其特征在于，所述的硅橡胶由母胶和助剂制成；
所述的母胶包括以下重量份组分：
乙烯基摩尔含量0.03％～0.22％、分子量50万-80万的甲基乙烯基硅橡胶生胶1:50-95份；
乙烯基摩尔含量0.23％～1.0％、分子量50万-80万的甲基乙烯基硅橡胶生胶2:5-50份；
憎水性气相白炭黑30～35份；
羟基硅油2～3.5份；
乙烯基硅树脂1～5份；
六甲基二硅氮烷1～3份；
去离子水0.3～2份；
相对于100重量份的母胶，所述的助剂包括以下重量份组分：
苯基硅油5～10份；
含氟弹性体1～5份；
镁、铝的金属氧化物5～10份。
2.根据权利要求1所述的硅橡胶，其特征在于，相对于100重量份的母胶，所述的助剂还包括以下重量份组分：
耐老化助剂2～6份；
抗氧剂0.5～2份。
3.根据权利要求1所述的硅橡胶，其特征在于，所述的硅橡胶由母胶和助剂制成；
所述的母胶包括以下重量份组分：
乙烯基摩尔含量0.03％～0.22％、分子量60万-75万的甲基乙烯基硅橡胶生胶1:50-95份；
乙烯基摩尔含量0.23％～0.10％、分子量60万-75万的甲基乙烯基硅橡胶生胶2:5-50份；
憎水性气相白炭黑31～33份；
羟基硅油2.5～3份；
乙烯基硅树脂2～3份；
六甲基二硅氮烷1.5～2份；
去离子水0.5～0.6份；
相对于100重量份的母胶，所述的助剂包括以下重量份组分：
苯基硅油6～7份；
含氟弹性体2～3份；
镁、铝的金属氧化物6～7份。
4.根据权利要求3所述的硅橡胶，其特征在于，相对于100重量份的母胶，所述的助剂还包括以下重量份组分：
耐老化助剂3～4份；
抗氧剂1～1.5份。
5.根据权利要求1-4任一所述的硅橡胶，其特征在于，所述的憎水性气相白炭黑的BET比表面积为150-380m2/g。
6.根据权利要求1-4任一所述的硅橡胶，其特征在于，所述的羟基硅油的粘度30-50mpa.s，羟基摩尔含量为5.0％-10.0％。
7.根据权利要求1-4任一所述的硅橡胶，其特征在于，所述的乙烯基硅树脂的乙烯基摩尔含量为1.0％-5.0％，运动粘度1000-8000c.s。
8.根据权利要求1-4任一所述的硅橡胶，其特征在于，所述的镁、铝的金属氧化物中氧化镁重量占比为10％-50％，氧化铝的重量比为50％-90％。
9.根据权利要求1-4任一所述的硅橡胶，其特征在于，所述的苯基硅油的规格为苯基含量5％-20％，运动粘度50-500。
10.根据权利要求1-4任一所述的硅橡胶，其特征在于，所述的含氟弹性体的规格为氟硅生胶，分子量≥60万，摩尔乙烯基含量0.2％-1％。
11.根据权利要求2或4所述的硅橡胶，其特征在于，所述的耐老化助剂包括铈的化合物以及钛氧化物、铁氧化物，其中铈的化合物占耐老化助剂总重量的50％-80％，钛氧化物、铁氧化物占占耐老化助剂总重量的20％-50％。
12.根据权利要求11所述的硅橡胶，其特征在于，所述的钛氧化物、铁氧化物的重量比为钛氧化物占耐老化助剂总重量的10％-25％，铁氧化物占耐老化助剂总重量的10％-25％。
13.根据权利要求12所述的硅橡胶，其特征在于，所述的铈的化合物包括氧化铈、醋酸铈、草酸铈、硫酸铈、硝酸铈、碳酸铈。
14.根据权利要求2或4所述的硅橡胶，其特征在于，所述的抗氧剂为季戊四醇双亚磷酸酯螺环结构抗氧化剂和双酚亚磷酸酯结构抗氧化剂。
15.一种如权利要求1-14任一所述的硅橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
母胶混炼：先将母胶中各组分按照配比进行混合，然后在130℃-180℃混合30min-240min，降温冷却得母胶；
二次冷炼：将母胶和助剂加入到密炼机低温混炼即得。
16.根据权利要求15所述的硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述的二次冷炼的温度≤130℃。
17.一种如权利要求1-14任一所述的硅橡胶的应用，其特征在于，用于卫浴密封件。
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