CN110938405A - 一种耐热耐酸碱的有机硅胶 - Google Patents

一种耐热耐酸碱的有机硅胶 Download PDF

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Abstract

一种耐热耐酸碱的有机硅胶，按重量份数，包括：α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷90‑110份、交联剂4‑10份、耐酸碱填料25‑40份、补强填料6‑14份、色膏5‑10份、偶联剂0.8‑1.5份，催化剂0.1‑0.3份，耐热剂2‑10份和增塑剂10‑20份；耐酸碱填料包括：超细沉淀硫酸钡；耐热剂由TiO2P25、TiO2PF2和聚异丁烯组成。本发明的有机硅胶，通过α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷内加入TiO2P25、TiO2PF2和聚异丁烯组成的耐热剂，以及超细沉淀硫酸钡作为耐酸碱填料，能大幅度地提高有机硅胶的热稳定性及耐酸碱性，产品能耐270℃环境24h、5％的硫酸(7天)和5％NaOH(7天)。

Description

一种耐热耐酸碱的有机硅胶
技术领域
本发明涉及有机硅密封材料技术领域，尤其涉及一种耐热耐酸碱的有机硅胶。
背景技术
现有耐热有机硅胶，其热稳定性及耐酸碱能力不足，一般耐酸碱耐高温的有机硅胶是缩合型单组份有机硅胶，是以α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为基本聚合物，加入耐酸碱填料，常规耐热剂，交联剂，催化剂和偶联剂制作而成，但产品耐酸碱性和耐高温性都不是很理想，在耐热方面，超过200℃时，1小时内胶的表面就会出现异常；产品浸泡于5％酸碱测试液中，3天内表面出现脱胶现象，不能长期用于户外火力发电厂的使用。
发明内容
本发明的目的在于提出一种耐热耐酸碱的有机硅胶，其使用了超细沉淀硫酸钡作为耐酸碱填料。以及TiO2P25、TiO2PF2和聚异丁烯组成的耐热剂。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种耐热耐酸碱的有机硅胶，其特征在于，按重量份数，包括：
α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷90-110份、交联剂4-10份、耐酸碱填料25-40份、补强填料6-14份、色膏5-10份、偶联剂0.8-1.5份，催化剂0.1-0.3份，耐热剂2-10份和增塑剂10-20份；
所述耐酸碱填料包括：超细沉淀硫酸钡；
所述耐热剂由TiO2P25、TiO2PF2和聚异丁烯组成。
更进一步说明，所述耐酸碱填料还包括母粉、硅微粉、滑石粉、高岭土、长石和SiO2中的至少一种。
更进一步说明，所述补强填料选自BET比表面积不小于150m2/g的气相白炭黑。
更进一步说明，所述交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷和四官能烷氧基酮肟基硅烷中的一种或两种以上的组合。
更进一步说明，所述色膏为钛白粉系列色膏。
更进一步说明，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
更进一步说明，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、有机锡羧酸盐与钛酸酯的反应产物、有机锡与β-二酮的配合物、钛酸酯与锆酸酯的衍生物中的一种或几种。
更进一步说明，所述增塑剂为二甲基硅油、沸点200℃以上的链烷烃混合物、聚丁烯、十二烷基苯中的一种或两种以上的组合。
更进一步说明，其制备方法为，在室温下搅拌机中加入α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、色膏、耐热剂和增塑剂，真空条件下搅拌后加入交联剂，真空下搅拌；分次加入烘烤过的耐酸碱填料和烧烤过的补强填料，真空搅拌；再加入偶联剂和催化剂真空搅拌，即制得耐热耐酸碱的有机硅胶。
本发明的有益效果：
本发明的有机硅胶，通过α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷内加入TiO2 P25、TiO2 PF2和聚异丁烯组成的耐热剂，以及超细沉淀硫酸钡作为耐酸碱填料，能大幅度地提高有机硅胶的热稳定性及耐酸碱性，产品能耐270℃环境24h、5％的硫酸(7天)和5％NaOH(7天)。
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。
一种耐热耐酸碱的有机硅胶，按重量份数，包括：α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷90-110份、交联剂4-10份、耐酸碱填料25-40份、补强填料6-14份、色膏5-10份、偶联剂0.8-1.5份，催化剂0.1-0.3份，耐热剂2-10份和增塑剂10-20份；
所述耐酸碱填料包括：超细沉淀硫酸钡；
所述耐热剂由TiO2P25、TiO2PF2和聚异丁烯组成。
更进一步说明，本发明的有机硅胶，通过α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷内加入TiO2P25、TiO2 PF2和聚异丁烯组成的耐热剂，以及超细沉淀硫酸钡作为耐酸碱填料，能大幅度地提高有机硅胶的热稳定性及耐酸碱性，产品能耐270℃环境24h、5％的硫酸(7天)和5％NaOH(7天)。
TiO2 P25型纳米二氧化钛属于混晶型，锐钛矿和金红石的重量比大约为80/20，由于两种结构混杂增大了TiO2晶格内的缺陷密度，增大了载流子的浓度，使电子、空穴数量增加，使其具有更强的捕获在TiO2表面的溶液组份(水、氧气、有机物)的能力。
TiO2 PF2是一种掺杂了2％的氧化铁的气相二氧化钛，这是二氧化钛P25的改进产物，与TiO2 P25和聚异丁烯混合，能显著提高本配方的热稳定性，使产品能耐270℃环境24h，而性能无剧烈变化。
超细沉淀硫酸钡相对于普通沉淀硫酸钡，其粒径分布范围狭窄、分散性好，在本配方中可有效提高耐酸碱性，产品置于5％的硫酸或5％NaOH溶液中，7天后性能无大改变。
α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为5000-50000mPa·s
更进一步说明，所述耐酸碱填料还包括母粉、硅微粉、滑石粉、高岭土、长石和SiO2中的至少一种。
耐酸碱填料是以超细沉淀硫酸钡为核心的耐酸碱填料，以母粉、硅微粉、滑石粉、高岭土和长石为辅，提高耐酸碱性。
更进一步说明，所述补强填料选自BET比表面积不小于150m2/g的气相白炭黑。
比表面积小于150m2/g时，填充效果不足，机械性能无法满足。具体地，补强填料选自BET比表面积大于或等于150m2/g的疏水气相白炭黑、BET比表面积大于或等于150m2/g的亲水气相白炭黑中的至少一种。
更进一步说明，所述交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷和四官能烷氧基酮肟基硅烷中的一种或两种以上的组合。
更进一步说明，所述色膏为钛白粉系列色膏。
更进一步说明，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
更进一步说明，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、有机锡羧酸盐与钛酸酯的反应产物、有机锡与β-二酮的配合物、钛酸酯与锆酸酯的衍生物中的一种或几种。
更进一步说明，所述增塑剂为二甲基硅油、沸点200℃以上的链烷烃混合物、聚丁烯、十二烷基苯中的一种或两种以上的组合。
更进一步说明，其制备方法为，在室温下向行星式搅拌机中加入α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、色膏、耐热剂和增塑剂，真空条件下搅拌10-20分钟后加入交联剂，真空下搅拌10-20分钟；分次加入烘烤过的耐酸碱填料和烧烤过的补强填料，真空搅拌10-20分钟；再加入偶联剂和催化剂真空搅拌15-25分钟，即制得耐热耐酸碱的有机硅胶。
本发明使用到的性能测试：
(1)拉伸强度的测试：制成GB/T 528-2009中6.1规定的1型哑铃状试样，在标准试验条件下养护168h，按GB/T 528-2009规定的方法进行测试。
(3)断裂伸长率的测试：制成GB/T 528-2009中6.1规定的1型哑铃状试样，在标准试验条件下养护168h，按GB/T 528-2009规定的方法进行测试。
(3)撕裂强度测试：制成GB/T 528-2009中6.1规定的1型哑铃状试样，在标准试验条件下养护168h，按GB/T 528-2009规定的方法进行测试。
(4)硬度的测试：取样品胶倒入内框尺寸130mm×40mm模板内，刮平，厚度(6～7)mm，在标准条件下养护168h，按GB/T 531.1-2008中规定进行试验。
实施例A：
在室温下向行星式搅拌机中加入α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、色膏、耐热剂和增塑剂，真空条件下搅拌20分钟后加入交联剂，真空下搅拌20分钟；分次加入烘烤过的耐酸碱填料和烧烤过的补强填料，真空搅拌20分钟；再加入偶联剂和催化剂真空搅拌25分钟，即制得有机硅胶。
交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷和甲基三丙酮肟基硅烷成1：1组合；耐酸碱填料为超细沉淀硫酸钡；补强填料为比表面积不小于150m2/g的疏水气相白炭黑；色膏为钛白粉系列色膏；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷成1：2：1组合；催化剂为二月桂酸二丁基锡；耐热剂为TiO2P25、TiO2PF2和聚异丁烯(相分分子质量在10000-30000)的组合；增塑剂为二甲基硅油和十二烷基苯成3：2组合；α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为5000-50000mPa·s。
上述有机硅胶内的组分添加量如表1所述；
表1-实施例A的组分添加情况
Figure BDA0002320675000000061
将实施例A按测试标准制样，固化成型，并进行常温和高温下的性能测试，制得表2。
表2-实施例A的性能测试
Figure BDA0002320675000000062
说明：
由表1与表2对比可知，实施例A1在耐热剂方面，仅使用了TiO2 PF2与聚异丁烯；实施例A2仅使用了TiO2 P25与聚异丁烯；实施例A3仅使用了TiO2PF2与TiO2 P25，而上述的3种耐热剂都在270℃环境下24h后性能发生急剧变化。
正如高温处理后，三者中，较好的是实施例A2，其拉伸强度从2.9MP下降至2.2MP，下降了0.7MP；断裂伸长率从210％下降至145％，下降了65％；撕裂强度从3.6MP下降至2.7MP，下降了0.9MP；硬度从50A下降至43A，下降了7A；
而实施例A4，使用了TiO2 P25、TiO2 PF2与聚异丁烯的组合，其从在270℃环境下24h后，拉伸强度性能保持2.9MP不变；断裂伸长率从220％下降215％，仅下降不足5％；撕裂强度从3.8MP下降至3.7MP，仅下降0.1MP；硬度从50A下降至49A，仅下降1A；通过实施例A4单独与实施例A1、实施例A2与实施例A3对比可得出结论，本配方体系中，而使用TiO2 P25、TiO2PF2与聚异丁烯的任意两者都不能得到热稳定性，而同时使用TiO2 P25、TiO2 PF2与聚异丁烯的组合，能大幅度提高热稳定性，能耐270℃环境24h，而性能无剧烈变化。
实施例B：
实施例B1：
在室温下向行星式搅拌机中按重量份，加入100份的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、10份的色膏、9份的耐热剂和15份的增塑剂，真空条件下搅拌10分钟后加入6份交联剂，真空下搅拌10分钟；分次加入30份烘烤过的耐酸碱填料和10份烧烤过的补强填料，真空搅拌10分钟；再加入1份偶联剂和0.1份催化剂真空搅拌15分钟，即制得有机硅胶。
实施例B2：
在室温下向行星式搅拌机中按重量份，加入100份的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、10份的色膏、9份的耐热剂和15份的增塑剂，真空条件下搅拌20分钟后加入6份交联剂，真空下搅拌20分钟；加入10份烧烤过的补强填料，真空搅拌20分钟；再加入1份偶联剂和0.1份催化剂真空搅拌25分钟，即制得有机硅胶。
上述实施例B1与B2中，交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷和甲基三丙酮肟基硅烷成1：1组合；耐酸碱填料为超细沉淀硫酸钡；补强填料为比表面积不小于150m2/g的疏水气相白炭黑；色膏为钛白粉系列色膏；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷成1：2：1组合；催化剂为二月桂酸二丁基锡；耐热剂为TiO2P25、TiO2PF2和聚异丁烯(相对分子质量在10000-30000)成1：1：1组合；增塑剂为二甲基硅油和十二烷基苯成3：2组合；实施例B2仅比实施例B1少加入30份烘烤过的耐酸碱填料。
将上述实施例B1与B2按测试标准制样，固化成型，并进行常温和耐酸碱的性能测试，制得表3。
表3-实施例B的性能测试
Figure BDA0002320675000000091
说明：
由实施例B1与实施例B2对比可知，实施例B1多使用了30份烘烤过的耐酸碱填料，而实施例B2没有使用该耐酸碱填料；两者在初始性能相差并不大，仅为少许差别；而对两者置于5％的硫酸或5％NaOH溶液中，7天后，两者的性能发生变化；实施例B2的变化较明显，具体为拉伸强度下降了1.2MP(酸性)和1.1MP(碱性)；断裂伸长率都下降了70％(酸性和碱性)；撕裂强度下降了1.5(酸性)和1.4(碱性)；硬度下降了6A(酸性)和8A(碱性)；实施例B2在酸碱环境测试后，具体表现为无韧性不足，硬度大幅度下降，其内部结构被硫酸氧化或被NaOH腐蚀。
相对于实施例B2，实施例B1使用了30份烘烤过的超细沉淀硫酸钡，加上通过与TiO2 P25、TiO2 PF2与聚异丁烯配合，其耐酸碱性较好，其拉伸强度仅从2.9MP下降至2.6，仅为0.3MP(酸性和碱性)；断裂伸长率下降了20％(酸性)和10％(碱性)；撕裂强度下降了0.4MP(酸性)和0.5MP(碱性)；硬度从49下降了2A(酸性)和1A(碱性)；从上述的数值对比，实施例B1的性能数据下降较少，其下降值对产品的整体并不显明，与常温下测试的相差并不大，具有酸碱稳定性；而通过一系列的对比，可总结出，超细沉淀硫酸钡加入后，能提高本产品的酸碱稳定性，使产品能在长时间的酸性或碱性的环境，亦不会出现性能大幅度下降，适用于户外火力发电厂的使用。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐热耐酸碱的有机硅胶，其特征在于，按重量份数，包括：
α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷90-110份、交联剂4-10份、耐酸碱填料25-40份、补强填料6-14份、色膏5-10份、偶联剂0.8-1.5份，催化剂0.1-0.3份，耐热剂2-10份和增塑剂10-20份；
所述耐酸碱填料包括：超细沉淀硫酸钡；
所述耐热剂由TiO2P25、TiO2PF2和聚异丁烯组成。
2.根据权利要求1所述的一种耐热耐酸碱的有机硅胶，其特征在于，所述耐酸碱填料还包括母粉、硅微粉、滑石粉、高岭土、长石和SiO2中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐热耐酸碱的有机硅胶，其特征在于，所述补强填料选自BET比表面积不小于150m2/g的气相白炭黑。
4.根据权利要求1所述的一种耐热耐酸碱的有机硅胶，其特征在于，所述交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷和四官能烷氧基酮肟基硅烷中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的一种耐热耐酸碱的有机硅胶，其特征在于，所述色膏为钛白粉系列色膏。
6.根据权利要求1所述的一种耐热耐酸碱的有机硅胶，其特征在于，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种耐热耐酸碱的有机硅胶，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、有机锡羧酸盐与钛酸酯的反应产物、有机锡与β-二酮的配合物、钛酸酯与锆酸酯的衍生物中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种耐热耐酸碱的有机硅胶，其特征在于，所述增塑剂为二甲基硅油、沸点200℃以上的链烷烃混合物、聚丁烯、十二烷基苯中的一种或两种以上的组合。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种耐热耐酸碱的有机硅胶，其特征在于,其制备方法为，在室温下搅拌机中加入α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、色膏、耐热剂和增塑剂，真空条件下搅拌后加入交联剂，真空下搅拌；分次加入烘烤过的耐酸碱填料和烧烤过的补强填料，真空搅拌；再加入偶联剂和催化剂真空搅拌，即制得耐热耐酸碱的有机硅胶。
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