CN111040167A - 一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物及制备方法，通过在氮气环境下将含氢硅油，催化剂按比例投入反应釜中，控制温在60‑80℃，滴加活性有机单体；滴完后升温到70‑90℃,维持回流反应2‑4小时；继续滴加硅烷偶联剂，控制温度70‑90℃；升温到80‑150℃，减压脱低沸物，得到成品，本发明作为室温硫化硅橡胶的交联物使用，用一种聚合物代替传统单分子交联剂，用作缩合型RTV硅橡胶的交联剂物后，在催化剂作用下，可使硅橡胶发生交联反应，并可通过调整多官能基团的数量和有机基团的种类来调节硅橡胶的固化时间和硅橡胶的性能。

Description

一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物及制备方法
技术领域
本发明涉及室温硫化硅橡胶领域，具体为一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物及制备方法。
背景技术
目前市面上缩合型RTV硅橡胶交联剂主要有三甲氧/乙氧基硅烷、正硅酸甲酯/乙酯及其低聚物等等。这些交联剂在实际应用中存在挥发性较高，气味大；尤其是传统交联剂多为只含一个硅原子的小分子，品种单一；同时，现有交联剂结构稳定性差，无法赋予硫化后的硅橡胶很好的力学性能和热稳定性。中国专利文件CN100497351C公开了一种多官能基硅化合物Z(OSiRnY3-n)m的制备方法，该多官能基硅化合物中硅原子以Si-O-C键与芳基(多芳基，多取代烷基)连接，该结构易水解，这就导致其分子的主要框架结构不稳定，有可能在交联或者使用过程中被破坏，以至于作为交联剂使用时无法赋予硫化后的硅橡胶好的性能，包括力学性能和热稳定性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物及制备方法，本发明作为室温硫化硅橡胶的交联物使用，用一种聚合物代替传统单分子交联剂，用作缩合型RTV硅橡胶的交联剂物后，在催化剂作用下，可使硅橡胶发生交联反应，并可通过调整多官能基团的数量和有机基团的种类来调节硅橡胶的固化时间和硅橡胶的性能；
本发明的产品含有多个功能基，当用作硅橡胶交联剂时，发生集中交联，即形成高度交联的“节点”。当固化后的硅橡胶撕裂时，一碰到据点上，则受到较大阻力，即应力分散，难以撕破。就是撕破一点裂口，仍然存在其他“节点”将分子链连接在一起，从而大大提高了硅橡胶的机械强度和力学性能。制备出性能优良的室温硫化硅橡胶。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物，该聚合物的通式为：
P[(CH3)2SiO]m(CH3R1SiO)n{CH3[(OR2)3SiCH2CH2]SiO}xP，式中，P为(CH3)SiO-、CH3O-、CH3CH2O-；R1为H、CH3、C6H11、CH3CH2C6H11、(CH2)7～17CH3、CH2CH2CF3；R2为CH3O-、CH3CH2O-。
优选的，P为(CH3)SiO-；R1为CH3CH2C6H11、(CH2)7～17CH3；R2为CH3O-、CH3CH2O-。
在本发明中，还提供了一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的制备方法，包括以下步骤，
步骤(1)：在氮气环境下将含氢硅油，催化剂按比例投入反应釜中，控制温在60-80℃，滴加活性有机单体；
步骤(2)：滴完后升温到70-90℃,维持回流反应2-4小时；
步骤(3)：继续滴加硅烷偶联剂，控制温度70-90℃；
步骤(4)：升温到80-150℃，减压脱低沸物，得到成品。
优选的，所述的含氢硅油为甲基含氢(侧链)硅油或甲基苯基含氢(侧链)硅油，含氢量为0.1％～0.8％，粘度100厘泊～300厘泊。
优选的，催化剂为铂络合物。
优选的，活性有机单体为直链α-烯烃，α-甲基苯乙烯中的一种，其中α-烯烃为8-18碳的直链α-烯烃。本发明中硅橡胶交联固化的聚合物含有多个活性有机单体的功能基，当用作硅橡胶交联剂时，发生集中交联，即形成高度交联的“节点”。当固化后的硅橡胶撕裂时，一碰到据点上，则受到较大阻力，即应力分散，难以撕破。就是撕破一点裂口，仍然存在其他“节点”将分子链连接在一起，从而大大提高了硅橡胶的机械强度和力学性能。制备出性能优良的室温硫化硅橡胶；以及在引入高分子链的基础上还可以引入了苯环，大大提高硅橡胶耐热温度，硅橡胶的力学性能也有提高。在引入高分子链的基础上还可以引入了长链烷基，可以提高硅橡胶的润滑性，疏水性。
优选的，硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷或者乙烯基三乙氧基硅烷。通过本发明的偶联剂和催化剂合成方法路线简单，生产过程无污染，产物收率高达90％以上。
本发明还提供了一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的应用方法，将107室温硫化硅橡胶与填料混合分散均匀，然后根据需要加入催化剂和聚合物，搅拌均匀；室温吸潮固化，即得室温硫化硅橡胶。做室温硫化硅橡胶交联物时，能使分子链中引入有机大分子基团，进而提高室温硫化硅橡胶的力学强度和耐温性能，润滑性，疏水性等等。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明作为室温硫化硅橡胶的交联物使用，用一种聚合物代替传统单分子交联剂，用作缩合型RTV硅橡胶的交联剂物后，在催化剂作用下，可使硅橡胶发生交联反应，并可通过调整多官能基团的数量和有机基团的种类来调节硅橡胶的固化时间和硅橡胶的性能。此种硅橡胶交联固化的聚合物含有多个功能基，当用作硅橡胶交联剂时，发生集中交联，即形成高度交联的“节点”。当固化后的硅橡胶撕裂时，一碰到据点上，则受到较大阻力，即应力分散，难以撕破。就是撕破一点裂口，仍然存在其他“节点”将分子链连接在一起，从而大大提高了硅橡胶的机械强度和力学性能。制备出性能优良的室温硫化硅橡胶。
2、本发明原料便宜易得且合成方法路线简单，生产过程无污染，产物收率高达90％以上。做室温硫化硅橡胶交联物时，能使分子链中引入有机大分子基团，进而提高室温硫化硅橡胶的力学强度和耐温性能，润滑性，疏水性等等。在引入高分子链的基础上还可以引入了苯环，大大提高硅橡胶耐热温度，硅橡胶的力学性能也有提高。在引入高分子链的基础上还可以引入了长链烷基，可以提高硅橡胶的润滑性，疏水性。在较低成本和工艺较为简便易行的情况下，本发明可用于硅橡胶交联固化的聚合物可以赋予硅橡胶更多的用途。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1、一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物，该聚合物的通式为：
P[(CH3)2SiO]m(CH3R1SiO)n{CH3[(OR2)3SiCH2CH2]SiO}xP，式中，P为(CH3)SiO-、CH3O-、CH3CH2O-；R1为H、CH3、C6H11、CH3CH2C6H11、(CH2)7～17CH3、CH2CH2CF3；R2为CH3O-、CH3CH2O-。
其中实例
P为(CH3)SiO-；R1为CH3CH2C6H11、(CH2)7～17CH3；R2为CH3O-、CH3CH2O-。
实施例2、一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的制备方法，将100份含氢量为0.1％的甲基含氢硅油、铂催化剂按比例投入反应釜中，氮气环境下，控制釜温在60-80℃，滴加乙烯基三乙氧基硅烷19份，滴完后升温到70-90℃，维持反应4小时；然后升温到80℃，减压脱低沸物，得到可用于硅橡胶交联固化的聚合物，收率高达95％。
应用实施例2，将100份粘度为10000厘泊的107胶，15份白炭黑HB615混合分散均匀后，再加入6份实施例2制得的聚合物，2份催化剂二月桂酸二丁基锡混合均匀，倒入干净的模具中，室温下固化1天，得到室温硫化硅橡胶。通过测试：硅橡胶邵A硬度为46；拉伸强度为4.7MPa；断裂伸长率；430％。
实施例3、一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的制备方法，将100份含氢量为0.36％的甲基含氢硅油、铂催化剂按比例投入反应釜中，氮气环境下，控制釜温在60-80℃，滴加31份α-甲基苯乙烯。滴完后升温到70-90℃,维持反应2-4小时；继续滴加21份乙烯基三乙氧基硅烷；控制温度70-90℃。升温到150℃，减压脱低沸物，得到可用于硅橡胶交联固化的聚合物，收率高达97％。
应用实施例3，将100份粘度为10000厘泊的107胶，15份白炭黑HB615混合分散均匀后，再加入15份实施例3制得的聚合物，2份催化剂二月桂酸二丁基锡混合均匀，倒入干净的模具中，室温下固化1天，得到室温硫化硅橡胶。通过测试：硅橡胶邵A硬度为52；拉伸强度为5.3MPa；断裂伸长率410％。
实施例4、一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的制备方法，将100份含氢量为0.5％的甲基含氢硅油、铂催化剂按比例投入反应釜中，氮气环境下，控制釜温在60-80℃，滴加50份α-十二烯烃。滴完后升温到70-90℃,维持反应2-4小时；继续滴加35份乙烯基三甲氧基硅烷；控制温度70-90℃。升温到150℃，减压脱低沸物，得到可用于硅橡胶交联固化的聚合物，收率高达95％。
应用实施例4，将100份粘度为10000厘泊的107胶，15份白炭黑HB615混合分散均匀后，再加入15份实施例4制得的聚合物，2份催化剂二月桂酸二丁基锡混合均匀，倒入干净的模具中，室温下固化1天，得到室温硫化硅橡胶。通过测试：硅橡胶邵A硬度为51；拉伸强度为4.7MPa；断裂伸长率340％。
实施例5、一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的制备方法，将100份含氢量为0.8％的甲基含氢硅油、铂催化剂按比例投入反应釜中，氮气环境下，控制釜温在60-80℃，滴加100份α-十二烯烃。滴完后升温到70-90℃,维持反应2-4小时；继续滴加26份乙烯基三乙氧基硅烷；控制温度70-90℃。升温到80℃，减压脱低沸物，得到可用于硅橡胶交联固化的聚合物，收率高达96％。
应用实施例5，将100份粘度为10000厘泊的107胶，15份白炭黑HB615混合分散均匀后，再加入20份实施例5制得的聚合物，2份催化剂二月桂酸二丁基锡混合均匀，倒入干净的模具中，室温下固化1天，得到室温硫化硅橡胶。通过测试：硅橡胶邵A硬度为48；拉伸强度为4.3MPa；断裂伸长率410％。
实施例6：一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的制备方法，将100份含氢量为0.8％的甲基苯基含氢硅油、铂催化剂按比例投入反应釜中，氮气环境下，控制釜温在80℃，滴加70份甲基苯乙烯。滴完后升温到70-90℃,维持反应2-4小时；继续滴加27份乙烯基三甲氧基硅烷；控制温度90℃。升温到80℃，减压脱低沸物，得到可用于硅橡胶交联固化的聚合物，收率高达95％。
应用实施例6，将100份粘度为10000厘泊的107胶，15份白炭黑HB615混合分散均匀后，再加入18份实施例6制得的聚合物，2份催化剂二月桂酸二丁基锡混合均匀，倒入干净的模具中，室温下固化1天，得到室温硫化硅橡胶。通过测试：硅橡胶邵A硬度为41；拉伸强度为4.9MPa；断裂伸长率470％。
实施例7：一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的制备方法，将100份含氢量为0.8％的甲基含氢硅油、铂催化剂按比例投入反应釜中，氮气环境下，控制釜温在60-80℃，滴加25份甲基苯乙烯。滴完后升温到70-90℃,维持反应2-4小时；继续滴加74份乙烯基三甲氧基硅烷；控制温度70-90℃。升温到80℃，减压脱低沸物，得到可用于硅橡胶交联固化的聚合物，收率高达96％。
应用实施例7，将100份粘度为10000厘泊的107胶，15份白炭黑HB615混合分散均匀后，再加入12份实施例6制得的聚合物，2份催化剂二月桂酸二丁基锡混合均匀，倒入干净的模具中，室温下固化1天，得到室温硫化硅橡胶。通过测试：硅橡胶邵A硬度为54；拉伸强度为5.3MPa；断裂伸长率310％。
对比实施例1：将100份粘度为10000厘泊的107胶，15份白炭黑HB615混合分散均匀后，再加入10份正硅酸乙酯，2份催化剂二月桂酸二丁基锡混合均匀，倒入干净的模具中，室温下固化1天，得到室温硫化硅橡胶。通过测试：硅橡胶邵A硬度为35；拉伸强度为2.8MPa；断裂伸长率300％。
参照实施例2-对比实施例1，本发明制备的硅橡胶交联固化的聚合物在制备的过程中具有较高的收率，以及应用在室温硫化硅橡胶中，具有优异的性能，从而大大提高了硅橡胶的机械强度和力学性能。做室温硫化硅橡胶交联物时，通过聚合物含有多个功能基，当用作硅橡胶交联剂时，发生集中交联，即形成高度交联的“节点”。当固化后的硅橡胶撕裂时，一碰到据点上，则受到较大阻力，即应力分散，难以撕破。就是撕破一点裂口，仍然存在其他“节点”将分子链连接在一起，从而大大提高了硅橡胶的机械强度和力学性能，制备出性能优良的室温硫化硅橡胶；能使分子链中引入有机大分子基团，进而提高室温硫化硅橡胶的力学强度和耐温性能，润滑性，疏水性等等。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (8)

1.一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物，其特征在于，该聚合物的通式为：
P[(CH3)2SiO]m(CH3R1SiO)n{CH3[(OR2)3SiCH2CH2]SiO}xP，式中，P为(CH3)SiO-、CH3O-、CH3CH2O-；R1为H、CH3、C6H11、CH3CH2C6H11、(CH2)7～17CH3、CH2CH2CF3；R2为CH3O-、CH3CH2O-。
2.根据权利要求1所述的一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物，其特征在于，P为(CH3)SiO-；R1为CH3CH2C6H11、(CH2)7～17CH3；R2为CH3O-、CH3CH2O-。
3.一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤(1)：在氮气环境下将含氢硅油，催化剂按比例投入反应釜中，控制温在60-80℃，滴加活性有机单体；
步骤(2)：滴完后升温到70-90℃,维持回流反应2-4小时；
步骤(3)：继续滴加硅烷偶联剂，控制温度70-90℃；
步骤(4)：升温到80-150℃，减压脱低沸物，得到成品。
4.根据权利要求3所述的一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的制备方法，其特征在于，所述的含氢硅油为甲基含氢硅油或甲基苯基含氢硅油，含氢量为0.1％～0.8％，粘度100厘泊～300厘泊。
5.根据权利要求4所述的一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为铂络合物。
6.根据权利要求4所述的一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的制备方法，其特征在于，所述的活性有机单体为直链α-烯烃，α-甲基苯乙烯中的一种，其中α-烯烃为8-18碳的直链α-烯烃。
7.根据权利要求4所述的一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的制备方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷或者乙烯基三乙氧基硅烷。
8.一种可用于硅橡胶交联固化的聚合物的应用方法，其特征在于，将107室温硫化硅橡胶与填料混合分散均匀，然后根据需要加入催化剂和聚合物，搅拌均匀；室温吸潮固化，即得室温硫化硅橡胶。
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