CN110423472A - 一种抗污型硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及硅橡胶技术领域，具体涉及一种抗污型硅橡胶及其制备方法。本发明抗污组合物包括抗污剂A和/或抗污剂B；本发明抗污型硅橡胶包括母胶和抗污组合物。本发明通过引入羟基氟硅油和乙烯基氟硅油，并将纳米级聚四氟乙烯粉和微米级聚四氟乙烯粉进行复配，使得聚四氟乙烯粉被氟硅油充分浸润，提高了聚四氟乙烯粉在云母粉的层状结构中的分散均匀度，从而有效降低硅橡胶的表面能，提高耐油性能和阻隔性能，抗污性能显著，防污性能持久，减少油污色渍残留，增加产品的白度，同时避免了溶胀现象的产生，且对母胶物理性能无限制，适用性广。

Description

一种抗污型硅橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及硅橡胶技术领域，具体涉及一种抗污型硅橡胶及其制备方法。

背景技术

硅橡胶具有优异的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化等性能，在建筑、化工、交通运输、电子电器、生物材料以及航空航天材料各方面都有着广泛的应用。硅橡胶可加工成硅橡胶厨具制品，如刮铲、勺子、铲刀等，与传统的木质和铁质厨具相比，硅橡胶厨具具有质地柔软、不损伤油锅或煎锅的内表涂层、易清洁、无毒卫生等优点，深受人们的青睐。但是，目前硅橡胶的耐油性能和阻隔性能不佳，硅橡胶厨具在使用过程中长期与各种油脂类进行接触，油脂类可渗透到硅橡胶中，造成油污色渍的残留，同时出现溶胀现象，虽然在硅橡胶中添加云母粉可对油脂类起到一定的阻隔作用，但耐油效果的持久性不太理想，极大限制了硅橡胶在厨具制品领域中的应用。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种具有显著耐油性能和阻隔性能的硅橡胶，抗污效果显著，防污性能持久，不易残留油污色渍，同时有效避免溶胀现象的产生，极大满足厨具制品领域对硅橡胶的特殊要求。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种抗污组合物，包括以下重量份的原料：

抗污剂A 10～70份和/或

抗污剂B 3～70份；

所述抗污剂A包括以下重量份的原料：

所述抗污剂B包括以下重量份的原料：

进一步地，所述抗污剂A中，所述乙烯基封端的甲基乙烯基生胶的乙烯基摩尔含量为0.03～0.50％，分子量为55～80万。

进一步地，所述抗污剂A中，所述羟基硅油的粘度为30～50mpa/s，羟基摩尔含量为5～10％。

进一步地，所述抗污剂A中，所述羟基氟硅油的粘度为50～150mpa/s，羟基摩尔含量为3～10％。

进一步地，所述抗污剂A中，所述乙烯基氟硅油的粘度为500～3000mpa/s，羟基摩尔含量为3～10％。

进一步地，所述抗污剂A中，所述聚四氟乙烯粉由纳米级聚四氟乙烯粉与微米级聚四氟乙烯粉按1:(1～1.5)的重量比组成。

进一步地，所述抗污剂A中，所述云母粉为干法云母粉或湿法云母粉。

进一步地，所述抗污剂B中，所述乙烯基封端的甲基乙烯基生胶的乙烯基摩尔含量为0.03～0.50％，分子量为55～80万。

进一步地，所述抗污剂B中，所述羟基硅油的粘度为30～50mpa/s，羟基摩尔含量为5～10％。

进一步地，所述抗污剂B中，所述纳米钛白粉由锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉按1:(0.1～1)的重量比组成。

进一步地，所述抗污剂B中，所述硅烷偶联剂为乙烯基封端的甲氧基硅烷偶联剂、乙烯基封端的乙氧基硅烷偶联剂、羟基封端的甲氧基硅烷偶联剂、羟基封端的乙氧基硅烷偶联剂之一或多种组合。

本发明的另一目的，在于提供一种抗污型硅橡胶，包括以下重量份的原料：

母胶 90～110份；

上述抗污组合物 3～140份。

进一步地，所述母胶包括以下重量份的原料：

进一步地，所述母胶中，所述甲基乙烯基生胶为乙烯基摩尔含量为0.03～2％、分子量为55～80万的乙烯基封端的甲基乙烯基生胶和/或乙烯基摩尔含量为0.03～9.5％、分子量为55～80万甲基封端的甲基乙烯基生胶。

进一步地，所述母胶中，所述白炭黑为气相法白炭黑或沉淀法白炭黑中的一种或两种，气相法白炭黑的比表面积BET为150～380，沉淀法白炭黑的比表面积BET为130～250。

进一步地，所述母胶中，所述羟基硅油的粘度为30～100mpa/s，羟基摩尔含量为5～10％。

进一步地，所述母胶中，所述乙烯基羟基硅油的粘度为30～100mpa/s，乙烯基摩尔含量5～10％，羟基摩尔含量为5～10％。

进一步地，所述母胶中，所述含氢硅油的氢摩尔含量为0.3～1.6％。

本发明的另一目的，在于提供一种抗污型硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、母胶的制备：将甲基乙烯基生胶、白炭黑、羟基硅油、乙烯基羟基硅油、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和含氢硅油按照配比进行混合后，放入密炼机中低温混匀，抽真空升温至160～180℃处理2～4h，降温冷却，得母胶；

S2、抗污剂A的制备：先将乙烯基封端的甲基乙烯基生胶、羟基硅油、羟基氟硅油和乙烯基氟硅油放入加压密炼机，后将纳米级聚四氟乙烯粉、微米级聚四氟乙烯粉和云母粉分次投入，混合均匀，最后升温至160～180℃并恒温1～2小时，降温，得抗污剂A；

S3、抗污剂B的制备：先将乙烯基封端的甲基乙烯基生胶、羟基硅油和硅烷偶联剂放入密炼机，后将锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉分次投入，混合均匀，最后升温至160～180℃并恒温1～2小时，同时抽真空500～800mmHg，降温，得抗污剂B；

S4、低温混炼：先将母胶放入密炼机炼软，后放入抗污剂A和抗污剂B，低温混炼均匀，即得。

进一步地，所述S2中的分次加入是分3～4次投入，每次加料间隔时间为5～10min。

进一步地，所述S2中的分次加入是分4～5次投入，每次加料间隔时间为5～10min。

云母粉凭借其独特的内部层状结构，具有一定的阻隔作用，而聚四氟乙烯粉凭借其极低的表面能，具有突出的不粘性，两者加入到硅橡胶中可显著提高其抗污性能，但聚四氟乙烯的不粘性能使其与其他物体的表面粘合极为困难，因此聚四氟乙烯粉难以均匀分散于云母粉的内部层状结构中。

通过引入氟硅橡胶常用的结构化控制剂羟基氟硅油和乙烯基氟硅油，该两种氟硅油可浸润聚四氟乙烯粉，在加压密炼机的加压混炼作用下，被浸润的聚四氟乙烯粉可均匀分散于云母粉的内部层状结构中，从而提高了硅橡胶的阻隔性能和耐油性能。

而经过大量的创造性试验发现，纳米级聚四氟乙烯粉和微米级聚四氟乙烯粉进行复配后，聚四氟乙烯粉在云母粉内部层状结构中的分散均匀度最高。推测是因为纳米级聚四氟乙烯粉颗粒较小，比表面积较大，可吸住大量的氟硅油，但高温时氟硅油容易从纳米级聚四氟乙烯粉上脱落；而微米级聚四氟乙烯粉颗粒较大，比表面积较小，吸氟硅油量较小，但在高温时氟硅油不容易脱落。因此，将纳米级聚四氟乙烯粉和微米级聚四氟乙烯粉按质量比1:1～1.5进行复配时，不仅提高了聚四氟乙烯粉的吸氟硅油量，且稳定性高，能使聚四氟乙烯粉被羟基氟硅油和乙烯基氟硅油充分浸润，最终显著提高了聚四氟乙烯粉在云母粉的层状结构中的分散均匀度。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过引入羟基氟硅油和乙烯基氟硅油，并将纳米级聚四氟乙烯粉和微米级聚四氟乙烯粉进行复配，使得聚四氟乙烯粉被氟硅油充分浸润，提高了聚四氟乙烯粉在云母粉的层状结构中的分散均匀度，从而可有效降低硅橡胶的表面能，提高耐油性能和阻隔性能，抗污性能显著，防污性能持久，减少油污色渍残留，增加产品的白度，同时避免了溶胀现象的产生，且对母胶物理性能无限制，适用性广，可满足厨具制品领域对硅橡胶的特殊要求。

具体实施方式

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。

表1、本发明母胶1～3配方及其用量(份)

组分	母胶1	母胶2	母胶3
				甲基乙烯基生胶	100	100	100
气相法白炭黑	5	80	50
				羟基硅油	0.1	15	8
乙烯基羟基硅油	0.1	15	2
				二甲基二甲氧基硅烷	0.1	20	3
二甲基二乙氧基硅烷	0.1	20	1
				含氢硅油	0.1	3	0.7

表2、本发明抗污剂A1～6配方及其用量(份)

表3、本发明抗污剂B1～3配方及其用量(份)

表4、本发明实施例1～5、对比例1～3硅橡胶配方及其用量(份)

本发明抗污型硅橡胶的制备方法：

S1、母胶的制备：将甲基乙烯基生胶、气相法白炭黑、羟基硅油、乙烯基羟基硅油、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和含氢硅油按照配比进行混合后，放入密炼机中低温混匀，抽真空升温至170℃处理3h，降温冷却，得母胶；

S2、抗污剂A的制备：先将乙烯基封端的甲基乙烯基生胶、羟基硅油、羟基氟硅油和乙烯基氟硅油放入加压密炼机，后将纳米级聚四氟乙烯粉、微米级聚四氟乙烯粉和云母粉分4次投入，每次加料间隔时间为10min，混合均匀，最后升温至170℃并恒温1小时，降温，得抗污剂A；

S3、抗污剂B的制备：先将乙烯基封端的甲基乙烯基生胶、羟基硅油和乙烯基三甲氧基硅烷放入密炼机，后将锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉分4次投入，每次加料间隔时间为10min，混合均匀，最后升温至170℃并恒温1小时，同时抽真空500mmHg，降温，得抗污剂B；

S4、低温混炼：先将母胶放入密炼机炼软，后放入抗污剂A和抗污剂B，低温混炼均匀，即得。

试验例1、抗污效果测试

1.试验材料：实施例1～5和对比例1～3制备的抗污型硅橡胶。

2.试验方法：

2.1耐油性能测试

参照国家标准GB/T1690标准进行测定，将硅橡胶测试样在机油中腐蚀1h、24h和72h，测定1h、24h和72h硅橡胶的溶胀度，每次测试3组数据取平均值。

2.2抗油污色渍残留效果评价

在硅橡胶测试样上分别涂抹番茄酱、豆瓣酱和酱油各5g，于25℃的条件下放置48h，将硅橡胶测试样表面冲洗干净，继续在25℃的条件下放置24h，观察并记录硅橡胶测试样在48h和72h的表面油污色渍残留情况。

3.试验结果：耐油性能测试结果见表5，抗油污色渍残留评价结果见表6。

由表5可知，实施例1～3制备的抗污型硅橡胶的耐油性能显著优于实施例4～5和对比例1～3，说明本发明抗污型硅橡胶具有优异的耐油性能。

表5、耐油性能测试结果

由表6可知，实施例1～3制备的抗污型硅橡胶的抗油污色渍残留效果显著优于实施例4～5和对比例1～3，说明本发明抗污型硅橡胶抗污性能显著，防污性能持久。

表6、抗油污色渍残留评价结果

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种抗污组合物，其特征在于，包括以下重量份的原料：

抗污剂A 10～70份和/或

抗污剂B 3～70份；

所述抗污剂A包括以下重量份的原料：

所述抗污剂B包括以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的抗污组合物，其特征在于，所述抗污剂A中，所述乙烯基封端的甲基乙烯基生胶的乙烯基摩尔含量为0.03～0.50％，分子量为55～80万。

3.根据权利要求1所述的抗污组合物，其特征在于，所述抗污剂A中，所述聚四氟乙烯粉由纳米级聚四氟乙烯粉与微米级聚四氟乙烯粉按1:(1～1.5)的重量比组成。

4.根据权利要求1所述的抗污组合物，其特征在于，所述抗污剂B中，所述乙烯基封端的甲基乙烯基生胶的乙烯基摩尔含量为0.03～0.50％，分子量为55～80万。

5.根据权利要求1所述的抗污组合物，其特征在于，所述抗污剂B中，所述纳米钛白粉由锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉按1:(0.1～1)的重量比组成。

6.根据权利要求1所述的抗污组合物，其特征在于，所述抗污剂B中，所述硅烷偶联剂为乙烯基封端的甲氧基硅烷偶联剂、乙烯基封端的乙氧基硅烷偶联剂、羟基封端的甲氧基硅烷偶联剂、羟基封端的乙氧基硅烷偶联剂之一或多种组合。

7.一种抗污型硅橡胶，其特征在于，包括以下重量份的原料：

母胶 90～110份；

如权利要求1～6任一所述的抗污组合物 3～140份。

8.根据权利要求7所述的抗污型硅橡胶，其特征在于，所述母胶包括以下重量份的原料：

9.根据权利要求8所述的抗污型硅橡胶，其特征在于，所述甲基乙烯基生胶为乙烯基封端的甲基乙烯基生胶和/或甲基封端的甲基乙烯基生胶。

10.一种抗污型硅橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、母胶的制备：将甲基乙烯基生胶、白炭黑、羟基硅油、乙烯基羟基硅油、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和含氢硅油按照配比进行混合后，放入密炼机中低温混匀，抽真空升温至160～180℃处理2～4h，降温冷却，得母胶；

S2、抗污剂A的制备：先将乙烯基封端的甲基乙烯基生胶、羟基硅油、羟基氟硅油和乙烯基氟硅油放入加压密炼机，后将纳米级聚四氟乙烯粉、微米级聚四氟乙烯粉和云母粉分次投入，混合均匀，最后升温至160～180℃并恒温1～2小时，降温，得抗污剂A；

S3、抗污剂B的制备：先将乙烯基封端的甲基乙烯基生胶、羟基硅油和硅烷偶联剂放入密炼机，后将锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉分次投入，混合均匀，最后升温至160～180℃并恒温1～2小时，同时抽真空500～800mmHg，降温，得抗污剂B；

S4、低温混炼：先将母胶放入密炼机炼软，后放入抗污剂A和抗污剂B，低温混炼均匀，即得。