CN109929247A

CN109929247A - 一种用于轨道交通的有机硅披覆胶及制备方法

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Publication number: CN109929247A
Application number: CN201711362336.2A
Authority: CN
Inventors: 王强; 谢志坚; 暴玉强; 毛云忠; 陈世容; 刘彬
Original assignee: China Bluestar Chengrand Research Institute of Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: China Bluestar Chengrand Research Institute of Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2019-06-25

Abstract

本发明公开了一种用于轨道交通的有机硅披覆胶及制备方法，属于硅橡胶应用技术领域。本有机硅披覆胶包括如下组分：端羟基聚二甲基硅氧烷60～80份，补强填料10～20份，胶膜增强剂10～20份，交联剂4～8份，扩链剂1～5份，催化剂0.02～0.5份，增粘剂1～4份，防霉剂0.8～3份；并通过升温干燥、真空排泡及真空混合等步骤制备得到。本发明有机硅披覆胶为一种脱酮肟型的单组分室温硫化有机硅弹性体，用于轨道交通，能有效起到外层防水、防尘、防霉和绝缘保护等作用；这不仅解决了现有有机硅披覆胶的霉变问题，使得防霉等级可达0级，而且不含挥发性溶剂，如：石油醚、溶剂汽油和甲苯等，安全环保，固化后的胶层具有更优的强度和韧性。

Description

一种用于轨道交通的有机硅披覆胶及制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅橡胶披覆胶，具体来说，涉及一种用于轨道交通的防霉有机硅披覆胶及制备方法，属于硅橡胶应用技术领域。

背景技术

传统的披覆胶主要应用于电子元器件、电器模块、线路板等电子制品外表面，以起到防潮、防尘、防电晕、绝缘等作用。其中，有机硅胶由于具备良好的耐高低温、耐紫外线和耐氧老化性能，以及其化学性能稳定，具有电气绝缘性能，已发展成为披覆胶的主要类型之一。近年来，随着有机硅披覆胶技术的发展，其应用领域也逐步拓宽，轨道交通外层防护是其中之一。在轨道交通中，由于施工和工作环境差异，通常的有机硅披覆胶应用于轨道交通领域存在以下问题：

一、目前，市场上有机硅披覆胶普遍含有大量的挥发性溶剂，如：石油醚、溶剂汽油和甲苯等，环境污染严重，不利于大型设备的现场施工；二、由于普通有机硅披覆胶为了透明性和低粘度的要求，通常只加入硅树脂（即胶膜增强剂）进行补强，硅树脂的加入不可避免地增加了大量交联点，硫化后的胶膜硬度较高，韧性和弹性较差，故使得固化后的胶层普遍韧性不足，硬度较高，不利于在长期震动环境使用；三、由于有机硅披覆胶有很好的生物相容性和无毒性，在没加入防霉剂/杀菌剂/除菌剂的情况下，当处于潮湿环境时，细菌或真菌繁殖很快，极易发生霉变，在湿热环境下易滋生各种霉菌，不仅影响外观，还会降低有机硅披覆胶性能，特别是力学性能和电绝缘性能，这直接影响产品使用寿命，乃至整个系统的可靠性。

于2016年05月28日公开了一种公开号为CN105585997A，专利名称为“一种有机硅披覆胶及其制备方法和应用”的专利，公开：有机硅披覆胶包含以下重量份的组分：30～50重量份二甲氧基封端的聚二甲基硅氧烷、30～50重量份三甲氧基封端的聚二甲基硅氧烷、30～50重量份带环氧基的聚二甲基硅氧烷、1～6重量份交联剂、0.5～2重量份催化剂和0.1～1重量份增粘剂。有机硅披覆胶具有优良的综合性能，其粘度低（500～1000dpas），制备过程无粘度高峰，耐高低温，在-60～200℃均可以使用，可加温固化，固化速度快(在80℃下表干时间小于5min)，具有高稳定性，室温下储存1年各项性能变化不大。该专利采用多烷氧基共水解的方法制备低粘度有机硅披覆胶，其拉伸强度仅为0.8～2MPa，强度不足；且未加入防霉剂或除菌剂，防霉变效果差，不适用于户外开放环境或潮湿环境。

于2016年12月07日公开了一种公开号好为CN106190015A，专利名称为“一种无溶剂型有机硅披覆胶及其制备方法”的专利。公开：有机硅披覆胶包括以下质量份的原料：羟基封端聚二甲基硅氧烷：70～100份；胶膜增强剂：10～30份；交联剂：2～6份；催化剂：0.1～.8份；增粘剂：0.5～1.5份。其制备方法包括以下步骤：将羟基封端聚二甲基硅氧烷和胶膜增强剂加入反应釜，真空条件下搅拌混合均匀，再加入交联剂、催化剂和增粘剂，真空条件下搅拌混合均匀。该专利仅采用自制的水解物作为胶膜增强剂来增加披覆胶强度，所得披覆胶强度3.3～3.4Mpa，但伸长率仅为120～140%，弹性较差；且未加入防霉剂或除菌剂，防霉变效果差，不适用于户外开放环境或潮湿环境。

于2014年03月26日公开了一种公开号为CN103666250A，专利名称为“一种有机硅披覆胶及其制备方法”的专利，公开：由以下各原料组成：80～100份羟基封端的聚二甲基硅氧烷、5～10份稀释剂、4～8份胶膜增强剂、5～10份交联剂、0.5～1.5份增粘剂、0.5～2份催化剂。该专利三点不足：1.成分中含有5～10份稀释剂，稀释剂为脱臭直链脂肪烃溶剂油，为正庚烷、环保溶剂油 D20、D40、 D80 中的一种或几种的混合物，此类溶剂为易燃类挥发性溶剂，使用时有很大的安全及消防隐患；2.仅用硅树脂作为胶膜增强剂，所得产品伸长率仅为100%，弹性较差；3.未加入防霉剂或除菌剂，防霉变效果差，不适用于户外开放环境或潮湿环境。

于2016年04月20日公开了一种公开号为CN105505296A，专利名称为“防霉脱醇型有机硅密封胶及其制备方法”的专利。公开：由以下重量份数的组分构成，107硅油100份，补强填料10～150份，硅烷偶联剂0.3～1份，催化剂0.01～0.5份，交联剂5～7份和防霉剂0.1～0.5份，所述防霉剂为以聚醚多元醇为载体的邻氨基苯砷酸或以聚醚多元醇为载体的甲基砷酸锌。该有机硅密封胶获得防霉效果同时具有耐黄变特性。该专利发明为一种有机硅密封胶，采用10～150份白炭黑或碳酸钙进行补强，比重大，粘度大，无流动性，无法作为披覆胶使用。

于2006年06月28日公开了一种公开号CN1793271，专利名称为“一种单组分防霉阻燃有机硅机械密封剂及其制备方法”的专利，公开：组分由下述重量份配比组成：六方晶型氢氧化镁20～40份，端羟基聚二甲基硅氧烷40～60份，40%重量百分比的有机硅季铵盐抗菌剂乙醇溶液3～6份，气相法白碳黑5～7份，硅烷偶联剂2～5份，催化剂2～3份；其中，所述六方晶型氢氧化镁粒径为：1000～1500nm，含水量低于0.1%重量百分比；所述端羟基聚二甲基硅氧烷粘度为2000～10000mPa·S。该发明的密封剂具有阻燃性高，抗菌、抗老化能力强，使用温度范围广，原材料成本低廉等特点，更加拓展了有机硅密封剂的使用范围，对我国机械行业具有重要意义。该专利发明为一种有机硅密封胶，采用白炭黑和氢氧化镁进行补强，旨在提升材料的阻燃性，拉伸强度仅为0.84Mpa，强度差；此外比重大，无流动性，无法作为披覆胶使用。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足，而提出了一种用于轨道交通的有机硅披覆胶及制备方法。本发明中有机硅披覆胶为一种脱酮肟型的单组分室温硫化有机硅弹性体，用于轨道交通，能有效起到外层防水、防尘、防霉和绝缘保护等作用；这不仅解决了现有有机硅披覆胶的霉变问题，使得防霉等级可达0级，而且不含挥发性溶剂，如：石油醚、溶剂汽油和甲苯等，安全环保，固化后的胶层具有更优的强度和韧性。

为了实现上述技术目的，本发明提出如下的技术方案：

一种用于轨道交通的有机硅披覆胶，包括如下按质量份数计组成的组分：

端羟基聚二甲基硅氧烷 60～80份

补强填料 10～20份

胶膜增强剂 10～20份

交联剂 4～8份

扩链剂 1～5份

催化剂 0.02～0.5份

增粘剂 1～4份

防霉剂 0.8～3份

所述端羟基聚二甲基硅氧烷即107胶，端羟基聚二甲基硅氧烷是单组份室温硫化硅橡胶最基本、最常见的基础聚合物，业内习惯简称为“107胶”；包括粘度为3000～20000mPa·S端羟基聚二甲基硅氧烷中的一种或任意两种以上的混合，其中，优选的，粘度为5 000～10000mPa·S的端羟基聚二甲基硅氧烷。

所述补强填料为亲水型气相法白炭黑或疏水型气相法白炭黑，其中，优选经硅氮烷处理的比表面积100～300m²/g的疏水型气相法白炭黑。

所述胶膜增强剂为MQ树脂。

所述交联剂包括甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷及乙烯基三丙酮肟基硅烷中的一种或任意两种以上的混合。

所述扩链剂包括二甲基二丁酮肟基硅烷和二甲基二丙酮肟基硅烷中的一种或两种的混合。

所述催化剂包括二丁基二月桂酸锡、二丁基二辛酸锡及二丁基二醋酸锡中的一种或任意两种以上的混合。

所述增粘剂包括γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ―氨丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ―（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或任意两种以上的混合。

所述防霉剂包括1,2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT）、2-n-辛基-4-异噻唑啉-3-酮（OIT）及2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)中的一种或任意两种以上的混合。

一种用于轨道交通的有机硅披覆胶制备方法，工艺步骤如下：

A.将端羟基聚二甲基硅氧烷、补强填料和胶膜增强剂按计量分别称取，加至高速搅拌机中，升温至160℃，干燥20～30min后，取出并置于行星搅拌机内，在行星搅拌机中，抽真空排泡30～60min；

B.再按计量分别称取交联剂和扩链剂，加至行星搅拌机中，真空条件下混合30～60min；

C.按计量分别称取加入催化剂、增粘剂和防霉剂，加至行星搅拌机中，真空条件下混合30～60min；

D．在惰性气体的保护下包装封存，即得有机硅防霉披覆胶。

采用本技术方案，带来的有益技术效果为：

1）在本发明中，本有机硅披覆胶为一种脱酮肟型的单组分室温硫化有机硅弹性体，用于轨道交通，能有效起到外层防水、防尘、防霉和绝缘保护等作用；这不仅解决了现有有机硅披覆胶的霉变问题，使得防霉等级可达0级，而且不含石油醚、溶剂汽油和甲苯等挥发性溶剂，安全环保。本发明提供的有机硅披覆胶采用MQ硅树脂和白炭黑共补强，并加入扩链剂进一步提高产品的弹性和韧性，固化后的胶层较普通披覆胶具有更优的力学强度、伸长率和撕裂强度。采用本发明提供的有机硅披覆胶作为轨道交通外层防护，较普通披覆胶更加安全环保，同时具有更优的力学强度、粘接强度、弹性和防霉变性能，在轨道交通及相关领域有广阔的应用前景；

2）在本发明中，提供的有机硅披覆胶在使用时无需采用有机溶剂进行稀释，操作简单，方便使用，而且安全环保，特别适合地铁、高铁等大型设备现场施工；

3）在本发明中，提供的有机硅披覆胶采用白炭黑和MQ硅树脂共补强，有效提高了有机硅披覆胶的力学强度、撕裂强度和粘接强度；

4）在本发明中，提供的有机硅披覆胶通过加入扩链剂，进一步改进了有机硅披覆胶的弹性和韧性，使之更适用于轨道交通运行过程中的长期震动环境；

5）在本发明中，提供的有机硅披覆胶通过加入适量的防霉剂，提高了有机硅披覆胶的防霉性能和使用寿命；

6）在本发明中，提供的披覆胶制备方法简单，生产设备为常规设备，生产周期短，且生产过程中无三废产生，环境友好；

7）在本发明制备工艺中，先将基础胶料（即端羟基聚二甲基硅氧烷）和补强填料（为粉料）加入，再加入胶膜增强剂（为液体助剂），有利于产品分散均匀；后加入催化剂，是为了防止催化剂催化胶料与空气中水汽反应，而固化在设备内，进而影响工艺结果；而后加入增粘助剂，是为了防止增粘助剂对交联剂与基础胶料107胶反应的不利影响，若先加增粘助剂则会影响产品稳定性；

8）在本发明制备工艺中，将端羟基聚二甲基硅氧烷、补强填料和胶膜增强剂称取后，加至高速搅拌机中，升温至160℃干燥20～30min，防止在加入交联剂和催化剂后，填料中的水分导致产品固化在设备中，无法形成产品，以及会损坏设备的现象出现；而在该温度下干燥一定时间，使得干燥效果好，若干燥温度过高，时间延长，会增加能耗；若干燥温度低，时间短，则导致填料中的水分无法彻底干燥，导致产品失败；

9）在本发明制备工艺中，在行星搅拌机中，抽真空排泡30～60min，其中，抽真空带来效果为：一、促使终产品没有气泡，而极少出现断胶现象；二、进一步除水，若空气中含水分而不除去，则会在产品生产过程中固化在设备中；30～60min的设定，根据终产物生产的粘度来调整，粘度高，排泡难度大，排泡时间长；粘度低，排泡难度较小，排泡时间较短；

10）在本发明制备工艺中，加入催化剂、增粘剂和防霉剂后，在行星搅拌机中真空条件下混合30～60min，隔绝空气中的水汽，减少对生产结果及设备使用寿命的不利影响；在惰性气体的保护下包装封存，保证单组份室温硫化硅橡胶不会接触空气中的水汽而固化。

具体实施方式

下面通过对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明有机硅披覆胶各项指标所依据的测试标准及方法为：

1、力学性能按国标所规定的标准测试表征：其中，拉伸强度和断裂伸长率按GB/T 528-2009、撕裂强度按GB/T 529-2008测定、邵氏A硬度按GB/T 531-2008的方法测定。

2、粘接性能按国标GB/T 7124-2008所规定的方法测试。

3、电绝缘性能按GB/T 1695-2005所规定的方法测试

4、防霉性能按HG/T4301-2012 来测定橡胶防霉性能。

实施例1

将10000mPa·S粘度的107 硅橡胶70份、经硅氮烷处理的比表面积200m²/g的疏水型气相法白炭黑15份和MQ硅树脂15份，加入高速搅拌机内，升温至160℃干燥30min；然后移入行星搅拌机抽真空排泡45min，再加入甲基三丁酮肟基硅烷3份、乙烯基三丁酮肟基硅烷3份和二甲基二丁酮肟基硅烷2份，在真空条件下混合30min；再加入二丁基二月桂酸锡0.05份、γ―氨丙基三乙氧基硅烷1份和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮（MIT）1.5份，真空混合40min；最后，在惰性气体的保护下包装封存，即得用于轨道交通的防霉有机硅披覆胶。

将所得有机硅披覆胶分别按照GB/T 528-2009、GB/T 529-2008、GB/T 531-2008、GB/T 7124-2008、GB/T 1695-2005、HG/T4301-2012制成力学、硬度、剪切、电气强度和防霉试样，在25℃、相对湿度50%条件下，硫化7天，测试其拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、邵尔A 硬度、剪切强度、电气强度和防霉性能，测试结果均见表1。

实施例2

将5000mPa·S粘度的107 硅橡胶60份、经硅氮烷处理的比表面积150m²/g的疏水型气相法白炭黑20份和MQ硅树脂20份，加入高速搅拌机内，升温至160℃干燥20min；然后移入行星搅拌机抽真空排泡30min，再加入甲基三丁酮肟基硅烷5份、乙烯基三丁酮肟基硅烷1份和二甲基二丁酮肟基硅烷5份，在真空条件下混合30min；再加入二丁基二辛酸锡0.1份、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷1.5份和2-n-辛基-4-异噻唑啉-3-酮（OIT)2份，真空混合30min；最后，在惰性气体的保护下包装封存，即得用于轨道交通的防霉有机硅披覆胶。

实施例3

将20000mPa·S粘度的107 硅橡胶80份、亲水型气相法白炭黑10份和MQ硅树脂10份，加入高速搅拌机内，升温至160℃干燥25min；然后移入行星搅拌机抽真空排泡60min，再加入甲基三丙酮肟基硅烷6份和二甲基二丙酮肟基硅烷1份，在真空条件下混合60min；再加入二丁基二月桂酸锡0.1份、γ―氨丙基三乙氧基硅烷2份、γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷2份和1,2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT)0.8份，真空混合60min；最后，在惰性气体的保护下包装封存，即得用于轨道交通的防霉有机硅披覆胶。

实施例4

将3000mPa·S粘度的107 硅橡胶65份、经硅氮烷处理的比表面积100m²/g的疏水型气相法白炭黑15份和MQ硅树脂20份，加入高速搅拌机内，升温至160℃干燥28min；然后移入行星搅拌机抽真空排泡45min，再加入甲基三丁酮肟基硅烷4份、乙烯基三丁酮肟基硅烷4份和二甲基二丁酮肟基硅烷3份，在真空条件下混合45min；再加入二丁基二醋酸锡0.02份、γ―氨丙基三乙氧基硅烷2份、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT)0.5份和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)0.5份，真空混合45min；最后，在惰性气体的保护下包装封存，即得用于轨道交通的防霉有机硅披覆胶。

实施例5

将8000mPa·S粘度的107 硅橡胶70份、经硅氮烷处理的比表面积180m²/g的疏水型气相法白炭黑15份和MQ硅树脂15份，加入高速搅拌机内，升温至160℃干燥23min；然后移入行星搅拌机抽真空排泡45min，再加入甲基三丁酮肟基硅烷4份和二甲基二丁酮肟基硅烷5份，在真空条件下混合30min；再加入二丁基二月桂酸锡0.5份、γ―氨丙基三乙氧基硅烷1份、γ―氯丙基三甲氧基硅烷2份和2-n-辛基-4-异噻唑啉-3-酮（OIT)3份，真空混合50min；最后，在惰性气体的保护下包装封存，即得用于轨道交通的防霉有机硅披覆胶。

将所得有机硅披覆胶分别按照GB/T 528-2009、GB/T 529-2008、GB/T 531-2008、GB/T 7124-2008、GB/T 1695-2005、HG/T4301-2012制成力学、硬度、剪切、电气强度和防霉试样，在25℃、相对湿度50%条件下，硫化7天，测试其拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、邵尔A 硬度、剪切强度、电气强度和防霉性能，测试结果均见表1：

表1

从表1的测试结果可以看出本发明制备的有机硅披覆胶兼具优异的力学强度、抗撕裂性能、粘接性能和绝缘性能，防霉等级达到最高等级，即0级。

Claims

1.一种用于轨道交通的有机硅披覆胶，其特征在于，包括如下按质量份数计组成的组分：

端羟基聚二甲基硅氧烷 60～80份

补强填料 10～20份

胶膜增强剂 10～20份

交联剂 4～8份

扩链剂 1～5份

催化剂 0.02～0.5份

增粘剂 1～4份

防霉剂 0.5～3份。

2.根据权利要求1所述的用于轨道交通的有机硅披覆胶，其特征在于，所述端羟基聚二甲基硅氧烷包括粘度为3000～20000mPa·S端羟基聚二甲基硅氧烷中的一种或任意两种以上的混合。

3.根据权利要求1所述的用于轨道交通的有机硅披覆胶，其特征在于，所述补强填料为亲水型气相法白炭黑，或者为经硅氮烷处理的比表面积100～300m²/g的疏水型气相法白炭黑。

4.根据权利要求1所述的用于轨道交通的有机硅披覆胶，其特征在于，所述胶膜增强剂为MQ硅树脂。

5.根据权利要求1所述的用于轨道交通的有机硅披覆胶，其特征在于，所述交联剂包括甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷及乙烯基三丙酮肟基硅烷中的一种或任意两种以上的混合。

6.根据权利要求1所述的用于轨道交通的有机硅披覆胶，其特征在于：所述扩链剂为二甲基二丁酮肟基硅烷或二甲基二丙酮肟基硅烷，或者是两种的混合。

7.根据权利要求1所述的用于轨道交通的有机硅披覆胶，其特征在于，所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、二丁基二辛酸锡及二丁基二醋酸锡中的一种或任意两种以上的混合。

8.根据权利要求1所述的用于轨道交通的有机硅披覆胶，其特征在于，所述增粘剂包括γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ―氨丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ―（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或任意两种以上的混合。

9.根据权利要求1所述的用于轨道交通的有机硅披覆胶，其特征在于，所述防霉剂包括1,2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT）、2-n-辛基-4-异噻唑啉-3-酮（OIT）及2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮（MIT）中的一种或任意两种以上的混合。

10.一种根据权利要求1-9中任意一项所述的用于轨道交通的有机硅披覆胶的制备方法，其特征在于，工艺步骤如下：

A．将端羟基聚二甲基硅氧烷、补强填料和胶膜增强剂按计量分别称取，加至高速搅拌机中，升温至160℃，干燥20～30min后，取出并置于行星搅拌机内，在行星搅拌机中，抽真空排泡30～60min；

B．再按计量分别称取交联剂和扩链剂，加至行星搅拌机中，真空条件下混合30～60min；

C．按计量分别称取加入催化剂、增粘剂和防霉剂，加至行星搅拌机中，真空条件下混合30～60min；

D．在惰性气体的保护下包装封存，即得有机硅防霉披覆胶。