CN108976422A - 一种高黏度缓冲减震苯基硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高黏度缓冲减震苯基硅橡胶及其制备方法，包括：将甲基硅氧烷与氨水均加入到反应容器中，并在65～85℃下通入氮气进行反应，反应6～8小时后得到碱性催化剂；将所述碱性催化剂与甲基硅氧烷、苯基硅氧烷加入到反应容器中，并在90～110℃进行阴离子开环聚合反应，反应1～3小时后加入封端剂，再反应1～1.5小时后升温至160～180℃，持续加热0.5～1小时后即制得高黏度缓冲减震苯基硅橡胶。本发明不仅制备工艺简单，对设备要求低，而且所制得的苯基硅橡胶具有较高的储能模量和损耗模量，在保持优良回弹性能的同时具有优良的能量吸收能力，在‑100～200℃的温度范围内具有良好的稳定性，适用于阻尼减震等相关领域。

Description

一种高黏度缓冲减震苯基硅橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机硅橡胶制备技术领域，尤其涉及一种高黏度(本申请中所述的高黏度是指黏度不小于1×106mPa·s)缓冲减震苯基硅橡胶及其制备方法。
背景技术
有机硅橡胶是典型的半无机半有机高分子材料，兼具无机高分子和有机高分子材料的特点，具有优异的耐高低温、耐臭氧、耐紫外光、耐气候老化等性能，因此在轨道交通、航空航天、汽车等领域有着广泛的应用。苯基硅橡胶是在有机硅橡胶高分子链的侧基上引入苯基，这破坏了高分子链的结构规整性，但大大降低了有机硅橡胶的结晶温度及玻璃化转变温度，扩大了有机硅橡胶的温度使用范围，比普通有机硅橡胶(指非苯基硅橡胶)具有更好的力学、耐低温、耐高温、耐辐照、阻燃等性能。
高分子阻尼材料的种类和用途是多种多样的。以有机硅橡胶为基体的高分子阻尼材料因其特殊的阻尼性能受到了人们的广泛关注。利用有机硅橡胶材料的黏弹性，可以把机械振动能量转变为热能耗散掉，从而达到减震降噪的目的。但是，现有技术中的有机硅橡胶阻尼系数小、黏度低，不能兼具优良的回弹性能和优良的能量吸收能力，而且耐热性和耐寒性也并不理想，因此这限制了有机硅橡胶在高分子阻尼材料中的应用。
发明内容
针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种高黏度缓冲减震苯基硅橡胶及其制备方法，不仅制备工艺简单，对设备要求低，而且所制得的苯基硅橡胶具有较高的储能模量和损耗模量，在保持优良回弹性能的同时具有优良的能量吸收能力，在-100～200℃的宽广温度范围内具有良好的稳定性，适用于阻尼减震等相关领域。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤A、按照重量份计，将40～60份甲基硅氧烷与0.5～1.5份氨水加入到反应容器中，并在65～85℃的反应温度下，向反应容器中通入氮气进行反应，反应时间为6～8小时，从而得到碱性催化剂；
步骤B、按照重量份计，将85～95份甲基硅氧烷与5～15份苯基硅氧烷加入到反应容器中，控制反应容器内的气压为负压，并在40～50℃下搅拌0.5小时，再加入0.5～3份所述碱性催化剂，并升温至90～110℃进行阴离子开环聚合反应，反应1～3小时后加入0.01～0.2份封端剂，再反应1～1.5小时，然后升温至160～180℃，搅拌并持续加热0.5～1小时，同时保持反应容器内的气压为负压，从而制得高黏度缓冲减震苯基硅橡胶。
优选地，所述的甲基硅氧烷为八甲基环四硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷中的至少一种。
优选地，所述的苯基硅氧烷为八苯基环四硅氧烷、六苯基环三硅氧烷、十苯基环五硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷中的至少一种。
优选地，所述的封端剂为六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷中的至少一种。
优选地，所述的负压为-0.04～-0.08MPa。
优选地，在所述步骤A中，将40～60份甲基硅氧烷与0.5～1.5份氨水一起加入到反应容器中，控制反应容器内的气压为负压，并在40～50℃下搅拌0.5小时，然后升温至65～85℃，并控制反应容器内的气压为标准大气压，再向反应容器中通入氮气进行反应，反应时间为6～8小时，冷却后即得到碱性催化剂。
优选地，所述的负压为-0.04～-0.08MPa。
一种高黏度缓冲减震苯基硅橡胶，采用上述的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法制备而成。
优选地，所述的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶，其储能模量达到31457Pa，其损耗模量达到21949Pa，其黏度达到3.754×106mPa·s。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法先在装有温度计、搅拌浆与氮气鼓泡装置的反应容器中通过甲基硅氧烷与催化剂在特定条件下反应制得碱性催化剂，然后按照特定配比，将所述碱性催化剂与甲基硅氧烷、苯基硅氧烷在特定条件下反应一段时间，再加入封端剂反应一段时间，之后在负压条件下升温，用以脱除反应体系中的低分子物质，从而即制得高黏度缓冲减震苯基硅橡胶。本发明所提供的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法不仅制备工艺简单，对设备要求低，而且所制得的苯基硅橡胶具有较高的储能模量和损耗模量，在保持优良回弹性能的同时具有优良的能量吸收能力，在-100～200℃的宽广温度范围内具有良好的稳定性，适用于阻尼减震等相关领域。
具体实施方式
下面对本发明中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，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶及其制备方法进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
一种高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤A、按照重量份计，将40～60份甲基硅氧烷与0.5～1.5份氨水一起加入到反应容器中，控制反应容器内的气压为负压(该负压最好为-0.04～-0.08MPa)，并在40～50℃下搅拌0.5小时，然后升温至65～85℃，并控制反应容器内的气压恢复为标准大气压，再以0.01～10ml的速率向反应容器中通入氮气进行反应，反应6～8小时后，该反应容器内的物料呈流动性良好的半透明胶液，这表明脱水与合成反应完毕，冷却后即得到半透明流动性好的碱性催化剂。
步骤B、按照重量份计，将85～95份甲基硅氧烷与5～15份苯基硅氧烷一起加入到反应容器中，控制反应容器内的气压为负压(该负压最好为-0.04～-0.08MPa)，并在40～50℃下搅拌0.5小时，再加入0.5～3份步骤A所制备的碱性催化剂搅拌均匀，并升温至90～110℃进行阴离子开环聚合反应，反应1～3小时后，该反应容器内的体系黏度稳定，再向该反应容器内加入0.01～0.2份封端剂搅拌均匀，反应1～1.5小时后，该反应容器内的液相透明且黏度稳定，然后升温至160～180℃，搅拌并持续加热0.5～1小时，同时保持该反应容器内的气压为负压(该负压最好为-0.04～-0.08MPa)，以除去该反应容器内体系中的低分子物质，冷却后从而制得高黏度缓冲减震苯基硅橡胶。
具体地，该高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法可以包括以下具体实施方案：
(1)所述的甲基硅氧烷为环状甲基硅氧烷，环状甲基乙烯基硅氧烷或环状甲基苯基硅氧烷中的至少一种；例如：所述甲基硅氧烷可以采用八甲基环四硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷中的至少一种。在实际应用中，所述甲基硅氧烷最好采用纯度高于99.0％的工业级药剂。
(2)所述的苯基硅氧烷为环状苯基硅氧烷、环状甲基苯基硅氧烷中的至少一种；例如：所述的苯基硅氧烷可以采用八苯基环四硅氧烷、六苯基环三硅氧烷、十苯基环五硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷中的至少一种。在实际应用中，所述苯基硅氧烷最好采用纯度高于99.0％的工业级药剂。
(3)所述的封端剂为惰性封端剂；例如：所述封端剂可以采用六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷中的至少一种。在实际应用中，所述封端剂最好采用纯度高于99.0％的工业级药剂。
进一步地，本发明所提供的黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法制备而成的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶，其储能模量(即弹性模量)可以达到31457Pa，其损耗模量可以达到21949Pa，其黏度可以达到3.754×106mPa·s以上，并且在-100～200℃的宽广温度范围内具有良好的稳定性，特别适用于恶劣环境下的阻尼减震等相关领域。
综上可见，本发明实施例不仅制备工艺简单，对设备要求低，而且所制得的苯基硅橡胶具有较高的储能模量和损耗模量，在保持优良回弹性能的同时具有优良的能量吸收能力，在-100～200℃的温度范围内具有良好的稳定性，适用于阻尼减震等相关领域。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明所提供的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶及其制备方法进行详细描述。
实施例1
一种高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法，其制备原料包括：甲基硅氧烷采用八甲基环四硅氧烷，催化剂采用四甲基氢氧化铵，苯基硅氧烷采用八苯基环四硅氧烷、六苯基环三硅氧烷和十苯基环五硅氧烷的混合体，封端剂采用六甲基二硅氧烷。其制备方法包括以下步骤：
步骤a1、按照重量份计，将40份甲基硅氧烷与1份氨水一起加入到反应容器中，控制反应容器内的气压为-0.04～-0.08MPa，并在50℃下搅拌0.5小时，然后升温至75℃，并控制反应容器内的气压变为标准大气压，再向反应容器中缓慢通入氮气进行反应，反应6.5小时后，该反应容器内的物料呈流动性良好的半透明胶液，这表明脱水与合成反应完毕，冷却后，从而得到半透明流动性好的碱性催化剂。
步骤b1、按照重量份计，将90份甲基硅氧烷与10份苯基硅氧烷一起加入到反应容器中，控制反应容器内的气压为-0.04～-0.08MPa，并在50℃下搅拌0.5小时，再加入1份步骤a1所制得的碱性催化剂搅拌均匀，并升温至100℃进行阴离子开环聚合反应，反应2小时后，该反应容器内的体系黏度稳定，再向该反应容器内加入0.01份封端剂搅拌均匀，反应1.5小时后，该反应容器内的液相透明且黏度稳定，然后升温至180℃，搅拌并持续加热1小时，同时保持该反应容器内的气压为-0.08MPa，以除去该反应容器内体系中的低分子物质，冷却后从而制得高黏度缓冲减震苯基硅橡胶。
实施例2
一种高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法，其制备原料包括：甲基硅氧烷采用八甲基环四硅氧烷，催化剂采用四甲基氢氧化铵，苯基硅氧烷采用八苯基环四硅氧烷、六苯基环三硅氧烷和十苯基环五硅氧烷的混合体，封端剂采用六甲基二硅氧烷。其制备方法包括以下步骤：
步骤a2、按照重量份计，将50份甲基硅氧烷与1份氨水一起加入到反应容器中，控制反应容器内的气压为-0.04～-0.08MPa，并在50℃下搅拌0.5小时，然后升温至75℃，并控制反应容器内的气压变为标准大气压，再向反应容器中缓慢通入氮气进行反应，反应7小时后，该反应容器内的物料呈流动性良好的半透明胶液，这表明脱水与合成反应完毕，冷却后，从而得到半透明流动性好的碱性催化剂。
步骤b2、按照重量份计，将92份甲基硅氧烷与8份苯基硅氧烷一起加入到反应容器中，控制反应容器内的气压为-0.05MPa，并在50℃下搅拌0.5小时，再加入1份步骤a2所制得的碱性催化剂搅拌均匀，并升温至100℃进行阴离子开环聚合反应，反应2小时后，该反应容器内的体系黏度稳定，再向该反应容器内加入0.01份封端剂搅拌均匀，反应1.5小时后，该反应容器内的液相透明且黏度稳定，然后升温至180℃，搅拌并持续加热1小时，同时保持该反应容器内的气压为-0.08MPa，以除去该反应容器内体系中的低分子物质，冷却后从而制得高黏度缓冲减震苯基硅橡胶。
实施例3
一种高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法，其制备原料包括：甲基硅氧烷采用八甲基环四硅氧烷，催化剂采用四甲基氢氧化铵，苯基硅氧烷采用八苯基环四硅氧烷、六苯基环三硅氧烷和十苯基环五硅氧烷的混合体，封端剂采用六甲基二硅氧烷。其制备方法包括以下步骤：
步骤a3、按照重量份计，将60份甲基硅氧烷与1份氨水一起加入到反应容器中，控制反应容器内的气压为-0.04～-0.08MPa，并在50℃下搅拌0.5小时，然后升温至75℃，并控制反应容器内的气压变为标准大气压，再向反应容器中缓慢通入氮气进行反应，反应8小时后，该反应容器内的物料呈流动性良好的半透明胶液，这表明脱水与合成反应完毕，冷却后，从而得到半透明流动性好的碱性催化剂。
步骤b3、按照重量份计，将90份甲基硅氧烷与10份苯基硅氧烷一起加入到反应容器中，控制反应容器内的气压为-0.05MPa，并在50℃下搅拌0.5小时，再加入1份步骤a3所制得的碱性催化剂搅拌均匀，并升温至100℃进行阴离子开环聚合反应，反应3小时后，该反应容器内的体系黏度稳定，再向该反应容器内加入0.01份封端剂搅拌均匀，反应1.5小时后，该反应容器内的液相透明且黏度稳定，然后升温至180℃，搅拌并持续加热1小时，同时保持该反应容器内的气压为-0.08MPa，以除去该反应容器内体系中的低分子物质，冷却后从而制得高黏度缓冲减震苯基硅橡胶。
性能检测
分别对上述本发明实施例1、实施例2和实施例3所制得高黏度缓冲减震苯基硅橡胶进行性能检测，从而可以得到如下表1所示结果：
表1
由上表1可以看出：与现有技术相比，本发明实施例至少具备以下优点：
(1)本发明实施例所提供的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法不仅制备工艺简单，对设备要求低，而且所制得的苯基硅橡胶在保持优良回弹性能的同时具有优良的能量吸收能力，且黏度较高。
(2)本发明实施例所提供的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法所制得的苯基硅橡胶黏度较高且容易控制，其黏度达到1.832×106mPa·s以上，同时产物的透明度高，无其他杂质。
综上可见，本发明实施例不仅制备工艺简单，对设备要求低，而且所制得的苯基硅橡胶具有较高的储能模量和损耗模量，在保持优良回弹性能的同时具有优良的能量吸收能力，在-100～200℃的温度范围内具有良好的稳定性，适用于阻尼减震等相关领域。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、按照重量份计，将40～60份甲基硅氧烷与0.5～1.5份氨水加入到反应容器中，并在65～85℃的反应温度下，向反应容器中通入氮气进行反应，反应时间为6～8小时，从而得到碱性催化剂；
步骤B、按照重量份计，将85～95份甲基硅氧烷与5～15份苯基硅氧烷加入到反应容器中，控制反应容器内的气压为负压，并在40～50℃下搅拌0.5小时，再加入0.5～3份所述碱性催化剂，并升温至90～110℃进行阴离子开环聚合反应，反应1～3小时后加入0.01～0.2份封端剂，再反应1～1.5小时，然后升温至160～180℃，搅拌并持续加热0.5～1小时，同时保持反应容器内的气压为负压，从而制得高黏度缓冲减震苯基硅橡胶。
2.根据权利要求1所述的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述的甲基硅氧烷为八甲基环四硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述的苯基硅氧烷为八苯基环四硅氧烷、六苯基环三硅氧烷、十苯基环五硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述的封端剂为六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷中的至少一种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述的负压为-0.04～-0.08MPa。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法，其特征在于，在所述步骤A中，将40～60份甲基硅氧烷与0.5～1.5份氨水一起加入到反应容器中，控制反应容器内的气压为负压，并在40～50℃下搅拌0.5小时，然后升温至65～85℃，并控制反应容器内的气压为标准大气压，再向反应容器中通入氮气进行反应，反应时间为6～8小时，冷却后即得到碱性催化剂。
7.根据权利要求6所述的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述的负压为-0.04～-0.08MPa。
8.一种高黏度缓冲减震苯基硅橡胶，其特征在于，采用上述权利要求1至7中任一项所述的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法制备而成。
9.根据权利要求8所述的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述的高黏度缓冲减震苯基硅橡胶，其储能模量达到31457Pa，其损耗模量达到21949Pa，其黏度达到3.754×106mPa·s。
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