CN109554158A - 一种胶泥及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种胶泥及其制备方法和应用，所述胶泥包括如下重量份组分：苯基硅氧烷80‑120重量份，补强剂1‑10重量份，稀土钨酸盐10‑20重量份，稀土钼酸盐5‑15重量份，含硼玻璃微球20‑30重量份，粘度调节剂1‑10重量份，所述含硼玻璃微球中硼的含量为60‑80％；制备得到的胶泥具有较好阻尼性能，并可以降低胶泥的体积膨胀系数和内压；制备方法简单，原料易得，价格低廉，适用于工业大规模生产应用。

Description

一种胶泥及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于胶泥领域，涉及一种胶泥及其制备方法和应用。
背景技术
弹性胶泥作为阻尼器及缓冲器的优质介质，具有良好的弹性及阻尼特性。但是由于其体积膨胀系数大，导致该介质在密闭容器中的应用收到很多限制，比如温度范围要求比较宽的条件下，由于低温与高温条件下的体积膨胀系数大，导致的低温性能合适，高温性能不满足要求，或者高温性能合适，低温不满足要求的情况发生。
CN107460393A公开了一种低热膨胀系数的LED灯基座材料，包括以下重量份数的组份：氧化铝30-50份、钨-铜合金22-32份、氧化镁10-15份、硅藻土5-14份、酚醛树脂20-26份、蒸馏水50-60份；该申请制备的LED灯基座具有较好的低热膨胀系数，但是未提及可以应用于胶泥。
CN105524467A公开了一种弹性胶泥及其制备方法，特别是缓冲器用有机硅弹性胶泥及其制备方法；所述弹性胶泥包含苯基硅油和填充剂，其中苯基硅油包括具有不同粘度、苯基含量和分子量的两种苯基硅油，填充剂是经硅烷偶联剂表面处理的填充剂；该发明制备的弹性胶泥具有较好的低温收缩性和低温性能，但是未提及可以降低胶泥的体积膨胀系数。
CN104830070A提供了一种密封胶泥及其工艺方法，其包含原料组分和份量如下：聚硅氧烷100份，填料一26～40份，填料二35～62份，填料三96～138份，填料四0.85～1.2份，助剂一2.8～6.5份，助剂二0.45～1.3份，其中，填料一为炭黑补强剂，填料二为氧化物填充补强剂，填料三为氢氧化物阻燃剂，填料四为硬脂酸盐内脱模剂，助剂一为液体助剂，助剂二为固体助剂；该发明制备的密封胶泥具有较好的防水性、柔韧性、可塑性和导热性，但是未提及可以降低胶泥的体积膨胀系数。
因此，开发一种阻尼性能优，且可以降低胶泥的体积膨胀系数和降低内压的胶泥非常有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种胶泥及其制备方法和应用，所述弹性胶泥具有较好阻尼性能，并可以降低胶泥的体积膨胀系数和内部压力，且制备方法简单，原料易得，适用于工业大规模生产应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种胶泥，所述胶泥包括如下重量份组分：
所述含硼玻璃微球中硼的含量为60-80％，例如60％、62％、65％、67％、70％、72％、75％、77％、80％等。
本发明制备的胶泥具有较好阻尼性能，并可以降低胶泥的体积膨胀系数；其中含硼玻璃微球和补强剂共同作用，可以增加胶泥的高温阻尼性能；稀土钨酸盐、稀土钼酸盐和含硼玻璃微球，三者配合使用，协同作用，可降低胶泥的体积膨胀系数；含硼玻璃微球为蜂窝状，进一步降低了胶泥的体积膨胀系数。
在本发明中，所述苯基硅氧烷的添加量为80-120重量份，例如80重量份、85重量份、90重量份、95重量份、100重量份、105重量份、110重量份、115重量份、120重量份等。
在本发明中，所述补强剂的添加量为1-10重量份，例如1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份等。
在本发明中，所述稀土钨酸盐的添加量为10-20重量份，例如10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份、20重量份等。
在本发明中，所述稀土钼酸盐的添加量为5-15重量份，例如5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份等。
在本发明中，所述含硼玻璃微球的添加量为20-30重量份，例如20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份、30重量份等。
在本发明中，所述粘度调节剂的添加量为1-10重量份，例如1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份等。
作为本发明的优选方案，所述胶泥包括如下重量份组分：
作为本发明的优选方案，所述胶泥包括如下重量份组分：
在本发明中，所述苯基硅氧烷中苯基的含量为7-15％，例如7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％等。
本发明中苯基硅氧烷具有较高的热稳定性，硅氧链呈螺旋构型，分子链柔顺性大，当温度变化时，分子间的作用力改变很小，其中苯基的含量为7-15％，可以增加胶泥的低温阻尼性能；当苯基的含量过低或过高时，胶泥的低温阻尼性能会有所降低。
在本发明中，所述粘度调节剂包括甲基硅油、二甲基硅油或甲基苯基硅油中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，所述含硼玻璃微球为蜂窝状。
在本发明中，所述含硼玻璃微球的粒径为10-100μm，例如10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm等，优选30-60μm，进一步优选50μm。
本发明中含硼玻璃微球和补强剂共同作用，可以增加胶泥的高温阻尼性能；含硼玻璃微球和稀土钨酸盐、稀土钼酸盐，三者共同作用，协同使用可以降低胶泥的体积膨胀系数和内压，其中含硼玻璃微球为蜂窝状，热量便于传导，可进一步降低胶泥的体积膨胀系数和内压；含硼玻璃微球的粒径为10-100μm，在该范围内，粒径适中，便于混合均匀，并且可以增加胶泥的高温阻尼性能；当含硼玻璃微珠的粒径低于10μm，则会影响胶泥的高温阻尼性能；当含硼玻璃微珠的粒径高于100μm，也能达到较好的技术效果，但是价格较贵，不利于工业应用。
在本发明中，所述补强剂包括补强填充剂和/或补强树脂。
在本发明中，所述补强填充剂包括白炭黑、碳酸钙或硅酸盐中任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，所述补强树脂包括苯乙烯树脂和/或酚醛树脂。
在本发明中，所述补强剂为白炭黑和碳酸钙的组合。
在本发明中，所述白炭黑和碳酸钙的质量比为1:1-5:1，例如1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1等。
本发明中，白炭黑和碳酸钙共同作用，可进一步增加胶泥的高温阻尼性能；当二者的比例不在本申请限定的范围内或者只有其中任意一种时，则胶泥的高温阻尼性能会降低。
在本发明中，所述稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的质量比为1:1-3:1，例如1:1、1.2:1、1.5:1、1.8:1、2:1、2.2:1、2.5:1、2.8:1、3:1等。
在本发明中，所述稀土钨酸盐的晶体结构为正交晶系。
在本发明中，所述稀土钼酸盐的晶体结构为六方晶系。
本发明中，稀土钨酸盐当晶体结构为正交晶系时，其负热膨胀系数较高；若稀土钨酸盐的结构为非正交晶系时，则不具备负热膨胀性能；稀土钼酸盐的晶体结构为六方晶系时，其负热膨胀系数较高；若稀土钼酸盐的结构为非六方晶系时，则不具备负热膨胀性能；二者配合使用，并搭配含硼玻璃微珠，可进一步降低胶泥的体积膨胀系数和内压；当缺少其中任意一种或二者的质量比不在本申请限定的范围内，则降低胶泥的体积膨胀系数和内压的效果较差。
在本发明中，所述胶泥还包括增塑剂以及硅烷偶联剂。
在本发明中，所述增塑剂的添加量为5-10重量份，例如5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份、10重量份等。
在本发明中，所述硅烷偶联剂的添加量为1-5重量份，例如1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份等。
本发明的目的之二在于提供一种如目的之一所述的胶泥的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将苯基硅氧烷、补强剂、稀土钨酸盐、稀土钼酸盐、含硼玻璃微球、粘度调节剂以及任选的增塑剂和任选的硅烷偶联剂，混合，得到所述胶泥。
本发明所述的制备方法工艺简单，原料易得，价格低廉，可适用于工业大规模生产应用。
在本发明中，所述混合是在搅拌条件下进行的。
在本发明中，所述混合的温度为90-120℃，例如90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃等。
在本发明中，所述混合的时间为1-5h，例如1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h等。
本发明的目的之三在于提供一种如目的之一所述的胶泥作为介质应用于阻尼器或缓冲器中。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明制备的胶泥具有较好的阻尼性能(-50℃的粘度高至24×105mPa·s，23℃的粘度为2.5×105mPa·s，50℃的粘度高至1.8×105mPa·s)，并可以降低胶泥的体积膨胀系数(体积膨胀系数低至5.2％)和内压(0℃的内压低至78mPa，50℃的内压低至190mPa)；其中含硼玻璃微球和补强剂共同作用，可以增加胶泥的高温阻尼性能；稀土钨酸盐、稀土钼酸盐和含硼玻璃微球，三者配合使用，协同作用，可降低胶泥的体积膨胀系数和内压；含硼玻璃微球为蜂窝状，进一步降低了胶泥的体积膨胀系数和内压；制备方法简单，原料易得，价格低廉，适用于工业大规模生产应用。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种胶泥，所述胶泥包括如下重量份组分：
其中苯基硅氧烷中苯基的含量为10％；粘度调节剂为甲基硅油；含硼玻璃微球为蜂窝状，粒径为50μm；补强剂为白炭黑和碳酸钙的组合，白炭黑和碳酸钙的质量比为3:1；稀土钨酸盐的晶型为正交晶系；稀土钼酸盐晶型为六方晶系；稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的质量比1.5:1。
所述制备方法包括：将上述制备原料在100℃搅拌混合3h，得到所述胶泥。
实施例2
本实施例提供一种胶泥，所述胶泥包括如下重量份组分：
其中苯基硅氧烷中苯基的含量为7％；粘度调节剂为二甲基硅油；含硼玻璃微球为蜂窝状，粒径为30μm；补强剂为白炭黑和碳酸钙的组合，白炭黑和碳酸钙的质量比为1:1；稀土钨酸盐的晶型为正交晶系；稀土钼酸盐晶型为六方晶系；稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的质量比2.4:1。
所述制备方法包括：将上述制备原料在90℃搅拌混合5h，得到所述胶泥。
实施例3
本实施例提供一种胶泥，所述胶泥包括如下重量份组分：
其中苯基硅氧烷中苯基的含量为15％；粘度调节剂为二甲基硅油；含硼玻璃微球为蜂窝状，粒径为60μm；补强剂为白炭黑和碳酸钙的组合，白炭黑和碳酸钙的质量比为5:1；稀土钨酸盐的晶型为正交晶系；稀土钼酸盐晶型为六方晶系；稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的质量比1.2:1。
所述制备方法包括：将上述制备原料在120℃搅拌混合1h，得到所述胶泥。
实施例4
本实施例提供一种胶泥，所述胶泥包括如下重量份组分：
其中苯基硅氧烷中苯基的含量为8％；粘度调节剂为二甲基硅油；含硼玻璃微球为蜂窝状，粒径为10μm；补强剂为白炭黑和碳酸钙的组合，白炭黑和碳酸钙的质量比为2:1；稀土钨酸盐的晶型为正交晶系；稀土钼酸盐晶型为六方晶系；稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的质量比1.3:1。
所述制备方法包括：将上述制备原料在120℃搅拌混合1h，得到所述胶泥。
实施例5
本实施例提供一种胶泥，所述胶泥包括如下重量份组分：
其中苯基硅氧烷中苯基的含量为12％；粘度调节剂为甲基苯基硅油；含硼玻璃微球为蜂窝状，粒径为100μm；补强剂为白炭黑和碳酸钙的组合，白炭黑和碳酸钙的质量比为4:1；稀土钨酸盐的晶型为正交晶系；稀土钼酸盐晶型为六方晶系；稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的质量比2:1。
所述制备方法包括：将上述制备原料在100℃搅拌混合4h，得到所述胶泥。
实施例6
与实施例1的区别仅在于含硼玻璃微珠的形状为球形，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
实施例7
与实施例1的区别仅在于白炭黑和碳酸钙的质量比为0.5:1，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
实施例8
与实施例1的区别仅在于白炭黑和碳酸钙的质量比为8:1，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
实施例9
与实施例1的区别仅在于补强剂不包括白炭黑，仅为碳酸钙，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
实施例10
与实施例1的区别仅在于补强剂不包括碳酸钙，仅为白炭黑，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
实施例11
与实施例1的区别仅在于苯基硅氧烷的苯基含量为3％，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
实施例12
与实施例1的区别仅在于苯基硅氧烷的苯基含量为25％，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
实施例13
与实施例1的区别仅在于含硼玻璃微球的粒径为200μm，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
实施例14
与实施例1的区别仅在于稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的质量比为4:1，即稀土钨酸盐的添加量为20重量份，稀土钼酸盐的添加量为5重量份，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
实施例15
与实施例1的区别仅在于稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的质量比为2:3，即稀土钨酸盐的添加量为10重量份，稀土钼酸盐的添加量为15重量份，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
对比例1
与实施例1的区别仅在于胶泥中不包括稀土钨酸盐，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
对比例2
与实施例1的区别仅在于胶泥中不包括稀土钼酸盐，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
对比例3
与实施例1的区别仅在于含硼玻璃微球中硼的含量为40％，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
对比例4
与实施例1的区别仅在于含硼玻璃微球中硼的含量为90％，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
对比例5
与实施例1的区别仅在于胶泥中不包括含硼玻璃微球，补强剂的添加量为实施例1中补强剂和含硼玻璃微球的添加量之和，即补强剂的添加量为28重量份，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
对比例6
与实施例1的区别仅在于胶泥中不包括含硼玻璃微球，稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的添加量之和为实施例1中含硼玻璃微球、稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的添加量之和，按比例分配，即稀土钨酸盐的添加量为30重量份，稀土钼酸盐的添加量为20重量份，其余原料与制备方法均与实施例1相同。
将实施例1-15和对比例1-6制备得到的胶泥进行高低温粘度、阻尼性能和体积膨胀系数测试：
(1)低温测试：将胶泥封闭置于-50℃下保持24h，观察胶泥的形状、粘度和体积；温度恢复到常温，2d后再做常温粘度和体积的测试；
(2)高温测试：将胶泥封闭置于50℃下保持24h，观察胶泥的形状、粘度和体积；温度恢复到常温，2d后再做常温粘度和体积的测试；
(3)体积膨胀系数：体积膨胀系数(％)＝(V高温-V低温)/(T高-T低)
(4)内压测试：在-50℃时将胶泥充满密闭容器，升温，测试0℃和50℃的内压
测试结果见表1：
表1
由表1可知，本发明制备的胶泥具有较好的阻尼性能(粘度)，且可降低体积膨胀系数和内压；由实施例1和实施例6的对比可知，当含硼玻璃微珠的形状为球形(即不为蜂窝状)，则制备的胶泥的体积膨胀系数和内压会增加；由实施例1和实施例7-10的对比可知，当碳酸钙和白炭黑中缺少其中任意一种或二者的质量比不在本申请限定的范围内，则制备的胶泥的高温粘度会降低，高温阻尼性能会降低；由实施例1和实施例11-12的对比可知，当苯基硅氧烷中苯基的含量不在本申请限定的范围之内，则制备的胶泥的低温粘度降低，低温阻尼性能会有所降低；由实施例1和实施例13的对比可知，当含硼玻璃微珠的粒径高于本申请限定的范围之内(10-100μm)，则制备的胶泥的高温粘度会降低，从而影响高温阻尼性能；由实施例1和实施例14-15的对比可知，当稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的质量比不在本申请限定的范围之内，则制备的胶泥的体积膨胀系数会增加和内压；由实施例1和对比例1-2的对比可知，当胶泥中不包括稀土钨酸盐和稀土钼酸盐其中任意一种时，则制备的胶泥的体积膨胀系数和内压会大大增加；由实施例1和对比例3-4的对比可知，当胶泥中含硼玻璃微球中硼的含量不在本发明限定的范围之内，则制备的胶泥体积膨胀系数和内压会增加；由实施例1和对比例5的对比可知，当胶泥中不包括含硼玻璃微珠，补强剂的添加量与实施例1中含硼玻璃微珠和补强剂的添加量之和，则制备的胶泥的高温粘度会大大降低，即高温阻尼性能大大降低；由实施例1和对比例6的对比可知，当胶泥中不包括含硼玻璃微珠，稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的添加量之和为实施例1中含硼玻璃微球、稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的添加量之和，则制备的胶泥的体积膨胀系数和内压会大大增加；因此，本发明制备的胶泥具有较好的阻尼性能，且可以降低体积膨胀系数和内压，具有广泛的工业应用。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种胶泥，其特征在于，所述胶泥包括如下重量份组分：
所述含硼玻璃微球中硼的含量为60-80％。
2.根据权利要求1所述的胶泥，其特征在于，所述胶泥包括如下重量份组分：
3.根据权利要求1或2所述的胶泥，其特征在于，所述胶泥包括如下重量份组分：
4.根据权利要求1-3任一项所述的胶泥，其特征在于，所述苯基硅氧烷中苯基的含量为7-15％；
优选地，所述粘度调节剂包括甲基硅油、二甲基硅油或甲基苯基硅油中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述含硼玻璃微球为蜂窝状；
优选地，所述含硼玻璃微球的粒径为10-100μm，优选30-60μm，进一步优选50μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的胶泥，其特征在于，所述补强剂包括补强填充剂和/或补强树脂；
优选地，所述补强填充剂包括白炭黑、碳酸钙或硅酸盐中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述补强树脂包括苯乙烯树脂和/或酚醛树脂；
优选地，所述补强剂为白炭黑和碳酸钙的组合；
优选地，所述白炭黑和碳酸钙的质量比为1:1-5:1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的胶泥，其特征在于，所述稀土钨酸盐和稀土钼酸盐的质量比为1:1-3:1；
优选地，所述稀土钨酸盐的晶体结构为正交晶系；
优选地，所述稀土钼酸盐的晶体结构为六方晶系。
7.根据权利要求1-6任一项所述的胶泥，其特征在于，所述胶泥还包括增塑剂以及硅烷偶联剂；
优选地，所述增塑剂的添加量为5-10重量份；
优选地，所述硅烷偶联剂的添加量为1-5重量份。
8.根据权利要求1-7任一项所述的胶泥的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将苯基硅氧烷、补强剂、稀土钨酸盐、稀土钼酸盐、含硼玻璃微球、粘度调节剂以及任选的增塑剂和任选的硅烷偶联剂，混合，得到所述胶泥。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述混合是在搅拌条件下进行的；
优选地，所述混合的温度为90-120℃；
优选地，所述混合的时间为1-5h。
10.根据权利要求1-7任一项所述的胶泥作为弹性介质应用于阻尼器或缓冲器中。
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