CN109096776B - 一种无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

一种无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶及其制备方法，该氟硅橡胶的构成原料及重量配比为：氟硅生胶100份、白炭黑1‑40份、交联剂0.1‑10份和助剂0.1‑30份。本发明的原料搭配可以在不适用催化剂的条件下制备出快速固化的脱醇型氟硅橡胶，避免了中毒和污染环境的问题，同时也避免了催化剂影响胶料耐热性和稳定性的问题，固化速度快，表干时间少于30min。

Description

一种无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及硅橡胶的制备，特指一种无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶及其制备方法。
背景技术：
脱醇型室温硫化硅橡胶具有固化时无味，对材料无腐蚀性，粘接性好的优点，是目前市场上应用非常普遍的一类室温胶。但脱醇型室温硫化硅橡胶存在表干时间长、内部固化速度慢的缺点。为解决这一问题，通常使用催化剂加速其反应。其中有机锡化合物是最常用的一类催化剂，如二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡等。但有机锡化合物为中等毒害物，存在使用者中毒和污染环境的问题，且后期难于除去，而催化剂的存在还会影响胶料的耐热性和稳定性等性能。
氟硅橡胶由于其主链结构的硅氧键和侧链结构上的含氟烷基，使其兼有硅橡胶和氟橡胶两者的优良性能，具有优异的耐高低温、耐油耐溶剂等性能。而脱醇型室温硫化氟硅橡胶也存在上述问题。
中国专利文件CN108192349A公开了一种脱醇型室温硫化硅橡胶及其制备方法。该硫化硅橡胶包括以下组分：α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、补强填料、助催化剂、第一交联剂、硅烷偶联剂、第二交联剂和催化剂。将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油和补强填料加入真空搅拌釜中，130-170℃，(-0.09)-(-0.1)MPa下搅拌脱水2-4h后降温得基胶；向基胶中依次加入助催化剂和第一交联剂，抽真空并搅拌均匀，再依次加入硅烷偶联剂、第二交联剂和催化剂，抽真空至(-0.09)-(-0.1)MPa，搅拌得脱醇型室温硫化硅橡胶。但是，这种方法仍然需要使用有机锡类催化剂，仍然存在上述问题。
因此，开发一种无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶具有重要的意义和应用价值。
发明内容：
针对现有技术的不足，本发明提供一种无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶，包括如下原料及重量配比：
氟硅生胶 100份，
白炭黑 1-40份，
交联剂 0.1-10份，
助剂 0.1-30份；
所述的氟硅生胶是羟基封端的聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，所述的交联剂是α-硅烷偶联剂与非α-硅烷偶联剂的混合物。
根据本发明，优选的，所述的脱醇型氟硅橡胶包括如下原料及重量配比：
氟硅生胶 100份，
白炭黑 10-30份，
交联剂 0.5-4份，
助剂 1-20份。
根据本发明，优选的，所述的羟基封端的聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为1～20万。
根据本发明，优选的，所述的α-硅烷偶联剂与非α-硅烷偶联剂的重量比例是1:0.5～5；
进一步优选的，所述的α-硅烷偶联剂是α-(N-正丁基)-胺基甲基三乙基硅烷、α-(N,N-二正丁基)-胺基甲基三乙氧基硅烷、α-(N,N-二乙基)-胺基甲基三乙氧基硅烷或α-胺基甲基三乙氧基硅烷；
所述的非α-硅烷偶联剂是3,3,3-三氟丙基三乙氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷。
根据本发明，所述的α-硅烷偶联剂，其α-位的胺基具有供电子效应，使与硅原子相连的烷氧基被激活，可以明显加快RTV胶的交联速度。
据本发明，所述的非α-硅烷偶联剂除作为交联剂外，还可以调节α-硅烷偶联剂的交联速度。
根据本发明，优选的，所述的助剂为甲基封端聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为0.05～1万。所述助剂的作用主要有两个，一是增加氟硅橡胶的加工性能，二是调节氟硅橡胶的固化速度。
根据本发明，上述氟硅橡胶的制备方法，包括步骤如下：
(1)室温下，将氟硅生胶和部分助剂搅拌，混合均匀，然后加入白炭黑搅拌混合均匀；
(2)室温下，将交联剂和剩余的助剂加在一起，搅拌，混合均匀；
(3)室温下，将步骤(1)和(2)制备的原料混合并搅拌均匀后，倒入模具中室温固化成型。
根据本发明，优选的，步骤(1)中助剂的使用量为助剂总量的30～70％。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的原料搭配可以在不适用催化剂的条件下制备出快速固化的脱醇型氟硅橡胶，避免了中毒和污染环境的问题，同时也避免了催化剂影响胶料耐热性和稳定性的问题。
2、本发明的脱醇型氟硅橡胶固化速度快，表干时间少于30 min。
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，但不限于此。
实施例1
一种无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶，包括如下原料及重量配比：
Figure BDA0001763256060000031
上述羟基封端的聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为11万；助剂为甲基封端聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为0.2万；交联剂是0.5gα-(N-正丁基)-胺基甲基三乙基硅烷与1.5g甲基三乙氧基硅烷的混合物。
制作该氟硅橡胶的制备步骤为：
(1)室温下，将100g氟硅生胶和12 g助剂搅拌，混合均匀，然后加入20 g白炭黑，搅拌，混合均匀；
(2)室温下，将0.5 gα-(N-正丁基)-胺基甲基三乙基硅烷、1.5 g甲基三乙氧基硅烷和8 g助剂搅拌，混合均匀；
(3)室温下，将步骤(1)和(2)制备的原料混合并搅拌均匀后，倒入模具中室温固化成型。
对所得的氟硅橡胶进行性能测试，结果列于表1。
实施例2
一种无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶，包括如下原料及重量配比：
氟硅生胶 100g，
白炭黑 10g，
交联剂 2g，
助剂 20g。
上述羟基封端的聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为8万；助剂为甲基封端聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为0.2万；
重复实施例1所述步骤，只是交联剂为0.5gα-(N,N-二乙基)-胺基甲基三乙氧基硅烷和1.5g乙基三乙氧基硅烷的混合物。
对所得的氟硅橡胶进行性能测试，结果列于表1。
实施例3
具体原料及重量为：
氟硅生胶 100g
白炭黑 5g
交联剂 2g
助剂 20g
上述羟基封端的聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为5万；助剂为甲基封端聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为0.2万；
重复实施例1所述步骤，只是交联剂为0.5gα-(N,N-二正丁基)-胺基甲基三乙氧基硅烷和1.5g甲基3,3,3-三氟丙基三乙氧基硅烷的混合物。
对所得的氟硅橡胶进行性能测试，结果列于表1。
实施例4
具体原料及重量为：
氟硅生胶 100g
白炭黑 20g
交联剂 2g
助剂 20g
上述羟基封端的聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为5万；助剂为甲基封端聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为0.2万；
重复实施例1所述步骤，只是交联剂为0.5gα-胺基甲基三乙氧基硅烷和1.5g甲基三甲氧基硅烷的混合物。
对所得的氟硅橡胶进行性能测试，结果列于表1。
对比例1
具体原料及重量为：
氟硅生胶 100g
白炭黑 20g
交联剂 2g
助剂 20g。
上述羟基封端的聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为11万；助剂为甲基封端聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为0.2万；
重复实施例1所述步骤，只是交联剂仅含有甲基三乙氧基硅烷。
对比例2
具体原料及重量为：
氟硅生胶 100g
白炭黑 20g
交联剂 2g
助剂 20g。
上述羟基封端的聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为11万；助剂为甲基封端聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷，数均分子量为0.2万。
重复实施例1所述步骤，只是交联剂仅含有α-(N,N-二乙基)-胺基甲基三乙氧基硅烷。
试验例
对实施例1-4和对比例1-2所得的氟硅橡胶进行性能测试，结果列于表1。
表1
Figure BDA0001763256060000051
由表1可知，本发明的氟硅橡胶性能优异，固化快速；采用α-硅烷偶联剂与非α-硅烷偶联剂的混合物作为交联剂比单独采用任何一种效果好很多。
以上所述仅为本发明实例，并非来限制本发明的实施范围，凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包含于本发明申请专利范围内。

Claims (6)

1.一种无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶，其特征在于，该氟硅橡胶包括如下原料及重量配比：
氟硅生胶100份，
白炭黑1-40份，
交联剂0.1-10份，
助剂0.1-30份；
所述的氟硅生胶是羟基封端的聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷；
所述的交联剂是α-硅烷偶联剂与非α-硅烷偶联剂的混合物，所述的α-硅烷偶联剂与非α-硅烷偶联剂的重量比例是1:0.5~5，所述的α-硅烷偶联剂是α-（N-正丁基）-胺基甲基三乙基硅烷、α-（N,N-二正丁基）-胺基甲基三乙氧基硅烷、α-（N,N-二乙基）-胺基甲基三乙氧基硅烷或α-胺基甲基三乙氧基硅烷，所述的非α-硅烷偶联剂是3,3,3-三氟丙基三乙氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷；
所述的助剂为甲基封端聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷。
2.根据权利要求1所述的无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶，其特征在于，所述的脱醇型氟硅橡胶包括如下原料及重量配比：
氟硅生胶 100份，
白炭黑 10-30份，
交联剂 0.5-4份，
助剂 1-20份。
3.根据权利要求1所述的无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶，其特征在于，所述的羟基封端的聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷的数均分子量为1~20万。
4.根据权利要求1所述的无催化剂、快速固化脱醇型氟硅橡胶，其特征在于，所述的甲基封端聚甲基3,3,3-三氟丙基硅氧烷的数均分子量为0.05~1万。
5.权利要求1-4任一项所述的氟硅橡胶的制备方法，包括步骤如下：
（1）室温下，将氟硅生胶和部分助剂搅拌，混合均匀，然后加入白炭黑搅拌混合均匀；
（2）室温下，将交联剂和剩余的助剂加在一起，搅拌，混合均匀；
（3）室温下，将步骤（1）和（2）制备的原料混合并搅拌均匀后，倒入模具中室温固化成型。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中助剂的使用量为助剂总量的30~70%。
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