CN110484000B - 一种加成型液体硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

一种加成型液体硅橡胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加成型液体硅橡胶及其制备方法，本发明所提供的双组分加成型液体硅橡胶由A组分和B组分混合固化成型，A组分包括：基胶100份，端乙烯基侧链乙烯基硅油3‑15份，端乙烯基硅油3‑20份，铂金催化剂1‑1.5份；B组分包括：基胶100份，扩链剂3～20份，端乙烯基硅油3‑8份，抑制剂0.1～0.2份，含氢硅树脂1‑15份；其中基胶的原料包括：端乙烯基硅油100份，气相法白炭黑20‑40份，硅氮烷处理剂3～9份。本发明采用含氢硅树脂替代含氢硅油作为交联剂，提高了液体胶的力学性能。

Description

一种加成型液体硅橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种加成型液体硅橡胶的制备方法，更具体是涉及一种注射成型用加成型液体硅橡胶的制备方法。
背景技术
加成型液体硅橡胶是有机硅橡胶中的重要一种，其主要由乙烯基硅油、交联剂(含氢硅油)、催化剂、填料、抑制剂等组成，通常分为两个组分，储存条件下通过抑制剂抑制交联反应，使用时通过高温使抑制剂挥发，乙烯基硅油(含乙烯基的聚硅氧烷)与交联剂含氢硅油(含硅氢键的聚硅氧烷)在铂系催化剂的作用下，通过硅氢加成反应形成的具有三维网状结构的弹性体。单纯的硅橡胶弹性体力学性能差，往往需要补强填料来提升力学性能，SiO2是最常用的补强填料，《SiO2对聚硅氧烷流变性质的影响及其补强液体硅橡胶的研究》一文中提到二氧化硅(SiO2)粒子为高比表面积(50～400m2/g)的纳米颗粒，对硅橡胶有良好的补强效果，但因表面存在大量硅羟基(Si-OH)，SiO2粒子有团聚倾向和增稠作用，容易使液体硅橡胶黏度急剧升高、难以流动。为保证适宜的流动性，液体硅橡胶多采用经过表面处理的疏水SiO2粒子进行填充补强或者采取现场处理SiO2的方法，但在大量填充以提高力学性能时仍会使液体硅橡胶黏度迅速升高。因此，液体硅橡胶材料的高力学性能和低黏度难以兼顾。
液体硅橡胶具有优异的透明度、抗撕裂强度、回弹性、抗黄变性、热稳定性、耐水、透气性好、耐热老化性和耐候性，可用于商标、制品、奶嘴、医疗用品、封装，涂敷、浸渍及灌注等。注射成型液体硅橡胶成型周期短，可在20-30s内硫化成型，能一次成型形状复杂、尺寸精确的产品，但对液体胶的粘度有一定要求，一般在1000Pa.s以内，粘度过高时液体胶流动性变差，输送压力变大，AB组分混合效果变差，同时粘度过大胶料难以快速均匀充满模腔，易产生死角、硫化不均匀等缺陷。
发明内容
为了解决加成型液体硅橡胶材料的高力学性能和低黏度难以兼顾的问题，采用粘度较低的乙烯基硅油为基础聚合物，加入扩链剂及含氢硅树脂提升液体硅橡胶的拉伸及撕裂强度，制备出基胶粘度及力学性能适中的液体硅橡胶产品。
一种加成型液体硅橡胶，该液体胶包括A组分和B组分；
A组分包括：基胶100份，端乙烯基侧链乙烯基硅油3-15份，端乙烯基硅油3-20份铂金催化剂1-1.5份；
B组分包括：基胶100份，扩链剂3～20份，端乙烯基硅油3-8份，抑制剂0.1～0.2份，含氢硅树脂1-15份；
其中基胶的原料包括：端乙烯基硅油100份，气相法白炭黑20-40份，硅氮烷处理剂3-9份。
所述的基胶的制备方法为将端乙烯基硅油及硅氮烷处理剂加入捏合机捏合均匀，加入水，捏合均匀；然后将白炭黑分批加入捏合机中；加完白炭黑后，室温捏合1-2h，升温至110-130℃捏合2-3h，再次升温到160-170℃抽真空捏合2.5-3h；添加端乙烯基硅油稀释，最后降至室温，出料。
端乙烯基侧链乙烯基硅油的粘度为100-1000mpa.s，乙烯基含量为0.5-8％，优选的，其粘度为500mpa.s，乙烯基含量为4％。
端乙烯基硅油的粘度为5000-100000mpa.s。
铂金催化剂为氯铂酸/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物(配位化合物)。
所述的铂金催化剂具体制备方法是在附有回流冷凝器及温度计的反应瓶中，加入32g H2PtCl6·6H2O及210g(ViMe2Si)2O，在常压及120℃下回流1h，冷却后虑去黑色沉淀(铂黑)，并将浅黄色酸性滤液反复用水洗至中性(除去含氯的酸性副产物)。而后加入无水CaCl2脱水干燥，虑去固渣得到含铂2.2％(质量分数)及含氯0.43％(质量分数)的甲基乙烯基硅氧烷配位铂催化剂。产物主要为Pt[(ViMe2Si)2O]2及Pt[(ViMe2Si)2O]、[ViMe2SiOSiMe2OH]。
扩链剂为端含氢硅油，粘度为100-1000mpa.s。
含氢硅树脂的结构为[Me2HSiO0.5]a[Me3SiO0.5]b[SiO2]c，其中，6≥a＞1；b≥0；4≥c＞0，含氢硅树脂的氢含量为0.3-1.0％，优选的，a＝2，b＝0，c＝3，含氢量为0.6％。
抑制剂包括乙炔基环己醇和/或甲基丁炔醇。
硅氮烷处理剂包括六甲基二硅氮烷和/或四甲基二乙烯基二硅氮烷。
所述的A组分为基胶，端乙烯基侧链乙烯基硅油，端乙烯基硅油，铂金催化剂经混合均匀后所得；所述的B组分为基胶，扩链剂，端乙烯基硅油，抑制剂，含氢硅树脂混合均匀后所得。
本发明同现有技术相比其优点在于：
1.加入扩链剂，采用低粘度乙烯基硅油制备液体胶基胶，在制品力学性能相当的前提下降低了基胶的粘度。
2.采用含氢硅树脂替代含氢硅油作为液体胶体系的交联剂，可以提高液体胶的力学性能。
具体实施方式
实施例1：
将粘度为20000mpa.s的端乙烯基硅油600g及80g六甲基二硅氮烷加入捏合机捏合均匀，加20g水，捏合均匀；然后将比表200m2/g的气相白炭黑400g分批加入捏合机中；加完白炭黑后，室温捏合1h，120℃捏合2h，然后升温到160℃抽真空捏合2.5h；添加400g20000mpa.s乙烯基硅油稀释，最后降至室温，出料，得到基胶1，粘度2842pa.s。
实施例2：
将粘度为20000mpa.s的乙烯基硅油600g及60g六甲基二硅氮烷加入捏合机捏合均匀，加水15g，捏合均匀；然后将比表200m2/g的气相白炭黑300g份分批加入捏合机中；加完白炭黑后，室温捏合1.5h，110℃捏合2.5h，然后升温到170℃抽真空捏合2.5h；添加400g20000mpa.s乙烯基硅油稀释，最后降至室温，出料，得到基胶3，粘度708pa.s。
实施例3：
将粘度为10000mpa.s的乙烯基硅油600g及50g六甲基二硅氮烷及10g四甲基二乙烯基二硅氮烷加入捏合机捏合均匀，加15g水，捏合均匀；然后将比表200m2/g的气相白炭黑300g分批加入捏合机中；加完白炭黑后，室温捏合2h，130℃捏合2h，然后升温到170℃抽真空捏合3h；添加400g 10000mpa.s乙烯基硅油稀释，最后降至室温，出料，得到基胶3，粘度408pa.s。
对比例1：
将基胶1共100g，铂金催化剂(众鑫公司卡斯特催化剂氯铂酸/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物，铂含量3000ppm)1.4g，侧链乙烯基硅油(粘度500mpa.s，乙烯基含量4％)10g，端乙烯基硅油(100000mpa.s)5g混合均匀得到A料；将基胶1共100g，抑制剂(甲基丁炔醇)0.1g，端乙烯基硅油(100000mpa.s)6.3g，含氢硅油(含氢量0.6％)1og，混合均匀得到B料。
对比例2：
将基胶2共100g，铂金催化剂(众鑫公司卡斯特催化剂氯铂酸/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物，铂含量3000ppm)1.4g，侧链乙烯基硅油(粘度500mpa.s，乙烯基含量4％)10g，端乙烯基硅油(100000mpa.s)5g混合均匀得到A料；将基胶2共100g，抑制剂(乙炔基环己醇)0.1g，端乙烯基硅油(100000mpa.s)6.3g，含氢硅油(含氢量0.6％)10g，混合均匀得到B料。
对比例3：
将基胶3共100g，铂金催化剂(甲基乙烯基硅氧烷配位的铂金催化剂，铂含量3000ppm)1.4g，侧链乙烯基硅油(粘度500mpa.s，乙烯基含量4％)10g，端乙烯基硅油(100000mpa.s)5g混合均匀得到A料；将基胶3共100g，抑制剂(乙炔基环己醇与甲基丁炔醇质量比3∶1混合物)0.1g，端乙烯基硅油(100000mpa.s)6.3g，含氢硅油(含氢量0.6％)10g，混合均匀得到B料。
实施例4：
将基胶3共100g，铂金催化剂(众鑫公司卡斯特催化剂氯铂酸/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物，铂含量3000ppm)1.2g，侧链乙烯基硅油(粘度300mpa.s，乙烯基含量6％)11g，端乙烯基硅油(80000mpa.s)12.7g混合均匀得到A料；将基胶3共100g，抑制剂0.1g(乙炔基环己醇)，端乙烯基硅油(80000mpa.s)5g，端含氢硅油(粘度300mpa.s)10g，含氢硅树脂10g(a＝2，b＝0，c＝3，含氢量为0.6％)混合均匀得到B料。
实施例5：
将基胶3共100g，铂金催化剂(甲基乙烯基硅氧烷配位的铂金催化剂，铂含量3000ppm)1.4g，侧链乙烯基硅油(粘度800mpa.s，乙烯基含量4％)11.5g，端乙烯基硅油(100000mpa.s)17.2g混合均匀得到A料；将基胶3共100g，抑制剂(甲基丁炔醇)0.1g，端乙烯基硅油(100000mpa.s)5g，含氢硅油(含氢量0.6％)4g，端含氢硅油(粘度500mpa.s)15g，含氢硅树脂(a＝3，b＝1，c＝3，含氢量为0.8％)6g混合均匀得到B料。
实施例6：
将基胶3共100g，铂金催化剂(氯铂酸/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物，铂含量5000ppm)1.0g，侧链乙烯基硅油(粘度500mpa.s，乙烯基含量4％)10.5g，端乙烯基硅油(50000mpa.s)8.5g混合均匀得到A料；将基胶3共100g，抑制剂(乙炔基环己醇与甲基丁炔醇质量比3∶1混合物)0.1g，端乙烯基硅油(50000mpa.s)5g，含氢硅油(含氢量0.6％)8g，端含氢硅油(粘度800mpa.s)5g，含氢硅树脂(a＝4，b＝2，c＝4，含氢量为0.5％)2g混合均匀得到B料。
实施例7：
将对比例1-3，实施例4-6中得到的A料和B料等体积混合，搅拌均匀，150℃硫化10分钟即可得到加成型液体硅橡胶，测试力学性能。
硬(A) 拉伸(MPa) 断裂伸长率(％) 撕裂强度(N·mm<sup>-1</sup>)
对比例1 53 8.068 712.85 38.294
对比例2 47 6.633 520.2 16.08
对比例3 48 5.336 466.2 17.099
实施例4 47 7.568 869.23 30.225
实施例5 48 7.842 890.25 29.872
实施例6 45 7.094 698.27 26.428

Claims (10)

1.一种加成型液体硅橡胶，其特征在于，该液体胶包括A组分和B 组分；
A组分包括：基胶100份，端乙烯基侧链乙烯基硅油3-15份，端乙烯基硅油3-20份，铂金催化剂 1-1.5份；
B组分包括：基胶100份，扩链剂3～20份，端乙烯基硅油3-8份，抑制剂0.1～0.2份，含氢硅树脂1-15份；
其中基胶的原料包括：端乙烯基硅油100份，气相法白炭黑20-40份，硅氮烷处理剂3-9份，基胶的制备方法为将端乙烯基硅油及硅氮烷处理剂加入捏合机捏合均匀，加入水，捏合均匀；然后将白炭黑分批加入捏合机中；加完白炭黑后，室温捏合1-2h，升温至110-130℃捏合2-3h，再次升温到160-170℃抽真空捏合2.5-3h；添加端乙烯基硅油稀释，最后降至室温，出料即可制备得到；
含氢硅树脂的结构为[Me2HSiO0.5]a[Me3SiO0.5]b[SiO2]c，其中，6≥a＞1；b≥0；4≥c＞0，含氢硅树脂的氢含量为0.3-1.0%；
将A料和B料等体积混合，搅拌均匀，150℃硫化10分钟即可得到加成型液体硅橡胶。
2.如权利要求1所述的加成型液体硅橡胶，其特征在于，端乙烯基侧链乙烯基硅油的粘度为100-1000mpa.s，乙烯基含量为0.5-8%。
3.如权利要求2所述的加成型液体硅橡胶，其特征在于，端乙烯基侧链乙烯基硅油的粘度为500mpa.s，乙烯基含量为4%。
4.如权利要求1所述的加成型液体硅橡胶，其特征在于，端乙烯基硅油的粘度为5000-100000mpa.s。
5.如权利要求1所述的加成型液体硅橡胶，其特征在于，铂金催化剂为氯铂酸/二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物或甲基乙烯基硅氧烷配位的铂金催化剂；铂含量为3000ppm-5000ppm。
6.如权利要求1所述的加成型液体硅橡胶，其特征在于，扩链剂为端含氢硅油，粘度为100-1000mpa.s。
7.如权利要求1所述的加成型液体硅橡胶，其特征在于含氢硅树脂的结构中a=2，b=0，c=3，含氢量为0.6%。
8.如权利要求1所述的加成型液体硅橡胶，其特征在于，抑制剂包括乙炔基环己醇和/或甲基丁炔醇。
9.如权利要求1所述的加成型液体硅橡胶，其特征在于，硅氮烷处理剂包括六甲基二硅氮烷和/或四甲基二乙烯基二硅氮烷。
10.如权利要求1所述的加成型液体硅橡胶，其特征在于，所述的A组分为基胶，端乙烯基侧链乙烯基硅油，端乙烯基硅油，铂金催化剂经混合均匀后所得；所述的B组分为基胶，扩链剂，端乙烯基硅油，抑制剂，含氢硅树脂混合均匀后所得。
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