CN110835515B - 一种抗黄变老化的硅酮密封胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于硅酮密封胶领域，具体为一种抗黄变老化的硅酮密封胶及其制备方法。所述抗黄变老化的硅酮密封胶包括以下重量配比的组分：羟基封端聚二甲基硅氧烷50～150份；烷基封端聚二甲基硅氧烷20～100份；抗黄变老化填料10～60份；白炭黑0～50份；交联剂5～20份；催化剂0.005～0.5份。将羟基封端聚二甲基硅氧烷和烷基封端聚二甲基硅氧烷在混炼机及真空条件下混炼均匀，然后加入交联剂混炼均匀，再加入抗黄变老化填料和白炭黑混炼均匀，最后加入催化剂混炼均匀，得到所述抗黄变老化的硅酮密封胶。本发明的硅酮密封胶采用了特定结构的抗黄变老化填料，能得到稳定、持久的抗老化、抗黄变效果。

Description

一种抗黄变老化的硅酮密封胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及硅酮密封胶领域，具体为一种抗黄变老化的硅酮密封胶及其制备方法。
背景技术
硅酮胶的粘接力强，拉伸强度大，同时又具有耐候性、抗振性，和防潮、抗臭气和适应冷热变化大的特点。加之其较广泛的适用性，能实现大多数建材产品之间的粘合，因此应用价值非常大。但硅酮胶在经历长时间的使用后，比如长时间的日光照射或是发生霉变情况时，硅酮胶易发生黄变现象，尤其在湿热沿海地带使用，黄变现象更为严重，且环境中的紫外线会促进硅酮胶的老化，极大的影响美观。因此，如何提升硅酮胶的抗黄变及抗老化性能是本领域技术人员需要解决的技术问题。
专利201410510343.2公开了一种建筑用酸性透明硅酮耐候密封胶，由羟基封端聚二甲基硅氧烷、甲基封端聚二甲基硅氧烷、气相二氧化硅、交联剂、催化剂和复合抗黄变剂组成。该专利利用2,3-二羟基-4-正癸氧基二苯甲酮和三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸脂的复配型抗黄变剂的协同效应来拓宽二苯甲酮类紫外线吸收剂吸收光波长、提升胺基到硝酰自由基的转化效率，进而整体提高密封胶的耐候性(耐黄变)。
专利200910066244.9公开了一种中性透明硅酮结构密封胶，由羟基封端聚二甲基硅氧烷、增塑剂、交联剂、偶联剂、催化剂、二氧化硅和抗黄变剂组成。该抗黄变剂为紫外线吸收剂、抗氧化剂或光稳定剂中的至少一种。专利201010557084.0同样公开了加放抗黄变如紫外吸收剂、光稳定剂来控制硅酮胶黄变的技术方案。
专利201510946060.7公开了一种抗疲劳、抗紫外单组份脱醇型硅酮结构密封胶及制备方法，由端羟基聚二甲基硅氧烷、补强填料、增塑剂、双金属铝-锆偶联剂、催化剂和深层固化剂组成。其原理仍然是通过提升材料的抗疲劳、抗紫外性能来达到抗黄变的目的。
专利201410029398.1公开了一种单组份防霉透明脱醇型硅酮密封胶及其制备方法，它是在透明脱醇型硅酮密封胶的基础上添加以聚醚多元醇为载体的有机砷化合物防霉剂而成，在不影响透明脱醇型硅酮密封胶本身透明度、工艺性、贮存稳定性的同时，具有防霉效果优异、气味低、抗黄变和深层固化快的优点。
以上现有技术均是通过加入具有抗紫外线、抗氧化、抗疲劳功能的添加剂或加入光稳定剂、防霉剂来达到抗黄变、抗老化的目的。但上述添加剂普遍存在与硅酮胶基体相容性差、分散性差的问题。导致硅酮密封胶的抗黄变、抗老化功能不稳定，且不持久。
荧光增白剂(fluorescent brightener)是一种荧光染料，荧光增白剂具有很高的光量子产率，对被处理的基质能有效地增白、増艳。荧光增白剂分子具有较大的共轭体系，能够吸收波长范围在300～400nm左右的紫外光，并发射出波长范围在420～450nm左右的蓝色荧光，从而弥补了基质中由于蓝光缺失而造成的视觉上的泛黄。通过弥补蓝光使人感到被处理的基质更亮洁、更鲜艳。荧光增白剂被广泛地用于造纸、纺织、洗涤剂、塑料、油墨、皮革、紫外吸收剂、显影剂等诸多领域，市场需求巨大。但目前应用于硅酮胶的报道比较少。
专利201610987718.3公开了一种哑光硅胶的制备方法，包括含活性段的聚二有机基硅氧烷，增塑剂、填料、颜料、荧光增白剂和哑光剂。所述荧光增白剂为OB、KWN、KSN中的一种或多种的混合物。但是该专利加入特定荧光增白剂的目的是使硅酮密封胶具有荧光性，并未考虑其抗黄变、抗老化的效果，且也未解决荧光增白剂在硅酮胶基体中的分散问题。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种抗黄变老化的硅酮密封胶，该硅酮密封胶采用接枝有荧光增白共轭体系的白炭黑填料，该填料首先能够吸收紫外光，在一定程度上降低了硅酮密封胶的老化速度；而后，吸收了紫外光的填料能发射出蓝色荧光，从视觉上达到抗黄变的效果。而且，白炭黑填料与硅酮密封胶有极好的相容性，保证了抗老化、抗黄变效果的稳定、持久发挥。
本发明的另一目的在于提供上述抗黄变老化的硅酮密封胶的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种抗黄变老化的硅酮密封胶，包括以下重量配比的组分：
羟基封端聚二甲基硅氧烷 50～150份；
烷基封端聚二甲基硅氧烷 20～100份；
抗黄变老化填料 10～60份；
白炭黑 0～50份；
交联剂 5～20份；
催化剂 0.005～0.5份；
所述抗黄变老化填料具有如下所示的化学结构：
Figure BDA0002315733680000031
其中X是指Na或K，L是指硅烷偶联剂连接基团，
Figure BDA0002315733680000032
是指白炭黑。
进一步地，所述L是指氨基硅烷偶联剂连接基团。
进一步地，所述羟基封端聚二甲基硅氧烷在25℃的粘度为5000～500000mPa·s。
进一步地，所述烷基封端聚二甲基硅氧烷是指甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油或甲基苯基硅油；烷基封端聚二甲基硅氧烷在25℃的粘度为50～5000mPa·s。
进一步地，所述白炭黑是指气相二氧化硅。
进一步地，所述交联剂是指甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、丙基三乙酰氧基硅烷中的至少一种。
进一步地，所述催化剂为二丁基二乙酸锡、二丁基二月桂酸锡、二辛基二月桂酸锡中的至少一种。
进一步地，本发明硅酮密封胶还可进一步添加其他常用功能组分。
进一步地，所述抗黄变老化填料通过如下(1)或(2)所述的方法制备得到：
(1)有机溶剂法：
a)将4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸(DSD酸)溶解或分散于有机溶剂中，然后加入三聚氯氰搅拌溶解均匀，加入乙醇钠或乙醇钾溶液中和，在10～30℃温度下搅拌反应；
b)将氨基硅烷偶联剂加入到步骤a)的反应混合物中，升温至30～80℃继续搅拌反应；
c)将白炭黑加入到步骤b)的反应混合物中搅拌混合均匀，然后滴加碳酸钠或碳酸钾水溶液进行偶联反应，产物经干燥去除溶剂，得到抗黄变老化填料。
进一步地，步骤a)中所述有机溶剂是指乙醇或乙醚。
(2)水溶剂法：
a)将4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸(DSD酸)溶解于Na2CO3或K2CO3水溶液中，然后加入三聚氯氰，用Na2CO3或K2CO3水溶液维持体系的pH为3～4，在0～5℃条件下搅拌反应；
b)将白炭黑加入到异丙醇水溶液中分散均匀，然后加入氨基硅烷偶联剂进行改性反应，固体产物经分离干燥，得到表面改性白炭黑；
c)将步骤b)所得表面改性白炭黑加入到步骤a)的反应体系中，用Na2CO3或K2CO3水溶液维持体系的pH为6～7，在30～50℃的温度下搅拌反应，固体产物经分离、干燥，得到抗黄变老化填料。
进一步地，以上两种制备方法中，所述氨基硅烷偶联剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
进一步地，以上两种制备方法中，所述DSD酸与三聚氯氰加入的摩尔比为1:1.8～2.2；所述氨基硅烷偶联剂的加入量为DSD酸质量的0.1％～10％；所述DSD酸的加入量为白炭黑质量的1％～10％。
上述抗黄变老化的硅酮密封胶的制备方法，包括如下步骤：
将羟基封端聚二甲基硅氧烷和烷基封端聚二甲基硅氧烷在混炼机及真空条件下混炼均匀，然后加入交联剂混炼均匀，再加入抗黄变老化填料和白炭黑混炼均匀，最后加入催化剂混炼均匀，得到所述抗黄变老化的硅酮密封胶。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的硅酮密封胶采用了特定结构的抗黄变老化填料，能够吸收波长范围在300～400nm左右的紫外光，降低紫外光对硅酮密封胶老化的影响。
(2)本发明的硅酮密封胶采用了特定结构的抗黄变老化填料，能够发射出波长范围在420～450nm左右的蓝色荧光，从而弥补了基质中由于蓝光缺失而造成的视觉上的泛黄，从视觉上达到抗黄变的效果。
(3)本发明的硅酮密封胶采用了特定结构的抗黄变老化填料，采用硅烷偶联剂将荧光增白结构化学接枝于白炭黑，白炭黑作为一种硅基材料，在硅酮产品中具有极好的相容性，保证了抗老化、抗黄变效果的稳定、持久发挥。
(4)本发明的硅酮密封胶采用了特定结构的抗黄变老化填料，可无需再额外加入其它填料，达到良好的补强效果。
附图说明
图1为本发明实施例中所用抗黄变老化填料的合成路线图；
图2为本发明实施例中所用抗黄变老化填料的荧光光谱图。
具体实施方式
以下结合实例与附图对本发明的具体实施作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中所用抗黄变老化填料通过如下方法制备得到：
(1)将4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸(DSD酸)溶解于Na2CO3水溶液中，然后加入三聚氯氰，用Na2CO3水溶液维持体系的pH为3，在冰水浴条件下搅拌反应2h；
(2)将气相法白炭黑加入到异丙醇水溶液中分散均匀，然后加入氨基硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)进行改性反应，固体产物经分离干燥，得到表面改性白炭黑；
(3)将步骤(2)所得表面改性白炭黑加入到步骤(1)的反应体系中，用Na2CO3水溶液维持体系的pH为6，在50℃的温度下搅拌反应，固体产物经抽滤分离、干燥，得到抗黄变老化填料。
上述抗黄变老化填料的合成路线图如图1所示。所得抗黄变老化填料的荧光光谱图如图2所示。可见本发明所用抗黄变老化填料可发射出波长范围在440nm左右的蓝色荧光。
实施例1
本实施例的一种抗黄变老化的硅酮密封胶，包括以下重量配比的组分：
羟基封端聚二甲基硅氧烷(25℃的粘度为5000mPa·s) 50份；
甲基硅油(25℃的粘度为1000mPa·s) 20份；
抗黄变老化填料 10份；
交联剂甲基三乙酰氧基硅烷 5份；
催化剂二丁基二月桂酸锡 0.005份；
本实施例的抗黄变老化的硅酮密封胶通过如下方法制备得到：
将羟基封端聚二甲基硅氧烷和甲基硅油在混炼机及真空条件下混炼均匀，然后加入交联剂甲基三乙酰氧基硅烷混炼均匀，再加入抗黄变老化填料混炼均匀，最后加入催化剂二丁基二月桂酸锡混炼均匀，得到所述抗黄变老化的硅酮密封胶。
实施例2
本实施例的一种抗黄变老化的硅酮密封胶，包括以下重量配比的组分：
羟基封端聚二甲基硅氧烷(25℃的粘度为500000mPa·s) 150份；
甲基硅油(25℃的粘度为50mPa·s) 100份；
抗黄变老化填料 60份；
交联剂甲基三乙酰氧基硅烷 20份；
催化剂二丁基二月桂酸锡 0.5份；
本实施例的抗黄变老化的硅酮密封胶通过如下方法制备得到：
将羟基封端聚二甲基硅氧烷和甲基硅油在混炼机及真空条件下混炼均匀，然后加入交联剂甲基三乙酰氧基硅烷混炼均匀，再加入抗黄变老化填料混炼均匀，最后加入催化剂二丁基二月桂酸锡混炼均匀，得到所述抗黄变老化的硅酮密封胶。
实施例3
本实施例的一种抗黄变老化的硅酮密封胶，包括以下重量配比的组分：
羟基封端聚二甲基硅氧烷(25℃的粘度为50000mPa·s) 100份；
甲基苯基硅油(25℃的粘度为1000mPa·s) 50份；
抗黄变老化填料 30份；
气相法白炭黑 10份；
交联剂乙基三乙酰氧基硅烷 10份；
催化剂二丁基二月桂酸锡 0.1份；
本实施例的抗黄变老化的硅酮密封胶通过如下方法制备得到：
将羟基封端聚二甲基硅氧烷和甲基苯基硅油在混炼机及真空条件下混炼均匀，然后加入交联剂乙基三乙酰氧基硅烷混炼均匀，再加入抗黄变老化填料和气相法白炭黑混炼均匀，最后加入催化剂二丁基二月桂酸锡混炼均匀，得到所述抗黄变老化的硅酮密封胶。
实施例4
本实施例的一种抗黄变老化的硅酮密封胶，包括以下重量配比的组分：
羟基封端聚二甲基硅氧烷(25℃的粘度为20000mPa·s) 100份；
甲基硅油(25℃的粘度为2000mPa·s) 20份；
抗黄变老化填料 30份；
气相法白炭黑 5份；
交联剂甲基三乙酰氧基硅烷 8份；
催化剂二丁基二乙酸锡 0.05份；
本实施例的抗黄变老化的硅酮密封胶通过如下方法制备得到：
将羟基封端聚二甲基硅氧烷和甲基硅油在混炼机及真空条件下混炼均匀，然后加入交联剂甲基三乙酰氧基硅烷混炼均匀，再加入抗黄变老化填料和气相法白炭黑混炼均匀，最后加入催化剂二丁基二乙酸锡混炼均匀，得到所述抗黄变老化的硅酮密封胶。
实施例5
本实施例的一种抗黄变老化的硅酮密封胶，包括以下重量配比的组分：
羟基封端聚二甲基硅氧烷(25℃的粘度为100000mPa·s) 100份；
甲基硅油(25℃的粘度为2000mPa·s) 100份；
抗黄变老化填料 50份；
交联剂甲基三乙酰氧基硅烷 10份；
催化剂二丁基二乙酸锡 0.1份；
本实施例的抗黄变老化的硅酮密封胶通过如下方法制备得到：
将羟基封端聚二甲基硅氧烷和甲基硅油在混炼机及真空条件下混炼均匀，然后加入交联剂甲基三乙酰氧基硅烷混炼均匀，再加入抗黄变老化填料混炼均匀，最后加入催化剂二丁基二乙酸锡混炼均匀，得到所述抗黄变老化的硅酮密封胶。
实施例6
本实施例的一种抗黄变老化的硅酮密封胶，包括以下重量配比的组分：
羟基封端聚二甲基硅氧烷(25℃的粘度为100000mPa·s) 100份；
甲基苯基硅油(25℃的粘度为1000mPa·s) 50份；
抗黄变老化填料 50份；
交联剂乙基三乙酰氧基硅烷 10份；
催化剂二丁基二月桂酸锡 0.1份；
本实施例的抗黄变老化的硅酮密封胶通过如下方法制备得到：
将羟基封端聚二甲基硅氧烷和甲基苯基硅油在混炼机及真空条件下混炼均匀，然后加入交联剂乙基三乙酰氧基硅烷混炼均匀，再加入抗黄变老化填料混炼均匀，最后加入催化剂二丁基二月桂酸锡混炼均匀，得到所述抗黄变老化的硅酮密封胶。

Claims (5)

1.一种抗黄变老化的硅酮密封胶，其特征在于：由以下重量配比的组分组成：
羟基封端聚二甲基硅氧烷 50~150 份；
烷基封端聚二甲基硅氧烷 20~100 份；
抗黄变老化填料10~60份；
交联剂 5~20 份；
催化剂 0.005~0.5 份；
所述抗黄变老化填料具有如下所示的化学结构：
Figure 240608DEST_PATH_IMAGE001
其中X是指Na或K，L是指氨基硅烷偶联剂连接基团，
Figure 462423DEST_PATH_IMAGE002
是指气相二氧化硅；
所述抗黄变老化填料通过如下方法制备得到：
a）将DSD酸溶解于Na2CO3或K2CO3水溶液中，然后加入三聚氯氰，用Na2CO3或K2CO3水溶液维持体系的pH为3～4，在0～5℃条件下搅拌反应；
b）将气相二氧化硅加入到异丙醇水溶液中分散均匀，然后加入氨基硅烷偶联剂进行改性反应，固体产物经分离干燥，得到表面改性气相二氧化硅；
c）将步骤b）所得表面改性气相二氧化硅加入到步骤a）的反应体系中，用Na2CO3或K2CO3水溶液维持体系的pH为6～7，在30～50℃的温度下搅拌反应，固体产物经分离、干燥，得到抗黄变老化填料；
所述氨基硅烷偶联剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷和N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；
所述DSD酸与三聚氯氰加入的摩尔比为1:1.8~2.2；所述氨基硅烷偶联剂的加入量为DSD酸质量的0.1%~10%；所述DSD酸的加入量为气相二氧化硅质量的1%~10%。
2.根据权利要求1所述的一种抗黄变老化的硅酮密封胶，其特征在于：所述羟基封端聚二甲基硅氧烷在25℃的粘度为5000~500000mPa·s；所述烷基封端聚二甲基硅氧烷是指甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油或甲基苯基硅油；烷基封端聚二甲基硅氧烷在25℃的粘度为50~5000mPa·s。
3.根据权利要求1所述的一种抗黄变老化的硅酮密封胶，其特征在于：所述交联剂是指甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、丙基三乙酰氧基硅烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种抗黄变老化的硅酮密封胶，其特征在于：所述催化剂为二丁基二乙酸锡、二丁基二月桂酸锡、二辛基二月桂酸锡中的至少一种。
5.权利要求1~4任一项所述的一种抗黄变老化的硅酮密封胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将羟基封端聚二甲基硅氧烷和烷基封端聚二甲基硅氧烷在混炼机及真空条件下混炼均匀，然后加入交联剂混炼均匀，再加入抗黄变老化填料混炼均匀，最后加入催化剂混炼均匀，得到所述抗黄变老化的硅酮密封胶。
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