CN112662370B - 一种单组分脱醇硅酮密封胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单组分脱醇硅酮密封胶及其制备方法。该单组分脱醇硅酮密封胶由包括如下重量份的原料制得：α，ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷100份，增塑剂50～90份，无机填150～240份，复合交联剂10～15份，硅烷偶联剂1～5份，催化剂1～4份；复合交联剂为1,2‑双三甲氧基硅基乙烷与丙基三甲氧基硅烷。本发明使用1,2‑双三甲氧基硅基乙烷与丙基三甲氧基硅烷的组合物作为复合交联剂，提高了由其与α，ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷、增塑剂、无机填料、硅烷偶联剂以及催化剂以特定的重量配比制得的单组分脱醇硅酮密封胶的深层固化速度，并且固化的胶具有优异的物理机械性能。

Description

一种单组分脱醇硅酮密封胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及硅胶的合成技术领域，更具体地，涉及一种单组分脱醇硅酮密封胶及其制备方法。

背景技术

单组分脱醇硅酮密封胶具有优良的电性能和化学惰性，胶体耐热、耐自然老化、耐湿，且其硫化过程释放的小分子为中性的醇分子，对基材的腐蚀性小也更加环保，能够广泛应用于建筑及电子电器行业，是未来绿色粘结剂的研究方向之一。

现在市场上流通的单组分脱醇硅酮密封胶，一般是以α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为主体树脂，甲基三甲氧基硅烷为交联剂，钛系或锡系化合物为催化剂配置得到的。目前有的单组分脱醇硅酮密封胶本身存在着内部固化速率偏慢的问题，尤其在冬天，气温更低的情况下，固化速度慢的问题更加突出，限制了其在建筑家装，工业电子等领域的应用。有研究人员通过各种手段改进了单组分脱醇硅酮密封胶的内部固化速度慢的缺陷，但是改进后的单组分脱醇硅酮密封胶的物理机械性能较差。

发明内容

为了克服现有技术中单组分脱醇硅酮密封胶深层固化速度和物理机械性能不能兼顾的问题，本发明提供了一种深层固化快的单组分脱醇硅酮密封胶，并且该密封胶固化后具有优异的物理机械性能。该单组分脱醇硅酮密封胶由包括如下重量份的原料制得：

其中，所述复合交联剂为1,2-双三甲氧基硅基乙烷和丙基三甲氧基硅烷。

本发明使用1,2-双三甲氧基硅基乙烷与丙基三甲氧基硅烷的组合物作为交联剂，与α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、增塑剂、无机填料、硅烷偶联剂以及催化剂以特定的重量配比制得的单组分脱醇硅酮密封胶的内部固化速度较快，物理机械性能好，同时其表干时间并没有过短，解决了现有技术中由于加入乙烯基三甲氧基硅烷进行复配得到的密封胶的表干过快，使得空气中的水气进入胶体的内部变得更加困难，使得内部固化的速度较慢的问题。本发明得到的单组分脱醇硅酮密封胶可以确保湿气能以较快的速度进入胶体内部，从而提高胶内部固化速度，同时可以兼顾优异的物理机械性能。

在本发明一个优选实施方式中，1,2-双三甲氧基硅基乙烷优选占复合交联剂总量的8wt％～15wt％，丙基三甲氧基硅烷占复合交联剂总量的85wt％～92wt％。在本发明中，1,2-双三甲氧基硅基乙烷的量低于8wt％，提高固化速度的作用较小，若是1,2-双三甲氧基硅基乙烷的量高于15wt％，胶固化速度较快，制备过程会出现轻微凝胶现象。

在本发明一个优选实施方式中，25℃下，所述α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为100～500000mPa·s，优选为50000～100000mPa·s。

在本发明一个优选实施方式中，所述增塑剂为三号白油和/或二甲基硅油。

在本发明中，无机填料起到补强的作用，选用气相白炭黑、轻质或重质碳酸钙、氧化铝、硅微粉、白刚玉中的至少一种或多种，优选为轻质碳酸钙。

在本发明一个优选实施方式中，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中至少2种或2种以上的混合物；优选为质量比为1:1的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

在本发明一个优选实施方式中，所述催化剂为钛酸酯催化剂；所述钛酸酯催化剂选自钛酸四正丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸四乙酯、钛酸酯螯合物中一种或多种；优选为钛酸酯螯合物，进一步优选为钛酸异丙酯的乙酰乙酸乙酯的络合物。

在本发明一个优选实施方式中，该单组分脱醇硅酮密封胶由包括如下重量份的原料制得：

在本发明提供的单组分脱醇硅酮密封胶中，优选由如下原料制得：α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、增塑剂、无机填料、复合交联剂、硅烷偶联剂和催化剂。

即该单组分脱醇硅酮密封胶由如下重量份的原料制得：

在本发明中，重量份可以是μg、mg、g、kg等本领域公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等。

本发明可以使用本领域中常见的方法来制备单组分脱醇硅酮密封胶，本发明的另一目的在于提供了单组分脱醇硅酮密封胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、增塑剂和无机填料混合均匀，在100～150℃、真空-0.09Mpa以及转速为400rpm下，捏合60～120min，干燥后得到基料；

(2)将所述基料、增塑剂和复合交联剂在真空-0.09Mpa和转速800rpm下，搅拌20～40min，得到均匀的膏体；

(3)向所述的膏体中再加入硅烷偶联剂和催化剂，在真空-0.09Mpa和转速800rpm下，搅拌40～60min，得到所述单组份脱醇硅酮密封胶。

本发明的有益效果为：

(1)本发明使用1,2-双三甲氧基硅基乙烷与丙基三甲氧基硅烷的组合物作为复合交联剂，提高了由其与α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、增塑剂、无机填料、硅烷偶联剂以及催化剂以特定的重量配比制得的单组分脱醇硅酮密封胶的深层固化速度，并且固化的胶具有优异的物理机械性能。

(2)在制备本发明的单组份脱醇硅酮密封胶时，复合交联剂添加的方法与甲基三甲氧基硅烷一样，无需额外的工艺需求。

(3)本发明使用的复合交联剂1,2-双三甲氧基硅基乙烷和丙基三甲氧基硅烷在市场上易得，且成本比甲基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷更低，有利于胶生产厂家降低生产的成本。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本发明实施例提供了一种单组分脱醇硅酮密封胶，该制备方法包括如下步骤：

第一步：称量80000mPa·s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份，3号白油75份，轻质碳酸钙203.6份，复合交联剂12份(包含1.2份的1,2-双三甲氧基硅基乙烷和10.8份的丙基三甲氧基硅烷),钛酸异丙酯的乙酰乙酸乙酯的络合物催化剂2.4份，复合硅烷偶联剂2份(包含γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷,质量比1:1)。

第二步：将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，轻质碳酸钙加入到捏合机中混合均匀，升温至120℃，真空-0.09MPa，转速400rpm，捏合90分钟，冷却至室温，得到基料；

第三步：将基料、3号白油、复合交联剂加入行星搅拌机中，真空-0.09MPa，转速800rpm，搅拌25分钟，通冷却水保证体系的温度不高于45℃；

第四步：再加入称量好的复合硅烷偶联剂和钛酸酯螯合物催化剂，真空-0.09MPa，转速800rpm，搅拌60分钟，出料后即得到所需的单组份脱醇硅酮密封胶。

实施例2

本发明实施例提供了一种单组分脱醇硅酮密封胶，原料和制备方法均与实施例1相同，不同之处仅在于：80000mPa·s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份，3号白油70份，轻质碳酸钙230份，复合交联剂15份(包含2.25份的1,2-双三甲氧基硅基乙烷和12.75份的丙基三甲氧基硅烷),钛酸异丙酯的乙酰乙酸乙酯的络合物催化剂4份，复合硅烷偶联剂5份(包含γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷,质量比1:1)。

实施例3

本发明实施例提供了一种单组分脱醇硅酮密封胶，原料和制备方法均与实施例1相同，不同之处仅在于：80000mPa·s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份，3号白油50份，轻质碳酸钙150份，复合交联剂10份(包含0.5份的1,2-双三甲氧基硅基乙烷和9.5份的丙基三甲氧基硅烷),钛酸异丙酯的乙酰乙酸乙酯的络合物催化剂1份，复合硅烷偶联剂1份(包含γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷,质量比1:1)。

实施例4

本发明实施例提供了一种单组分脱醇硅酮密封胶，原料和制备方法均与实施例1相同，不同之处仅在于：80000mPa·s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份，3号白油90份，轻质碳酸钙240份，复合交联剂15份(包含3份的1,2-双三甲氧基硅基乙烷和12份的丙基三甲氧基硅烷),钛酸异丙酯的乙酰乙酸乙酯的络合物催化剂4份，复合硅烷偶联剂5份(包含γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷,质量比1:1)。

实施例5

本发明实施例提供了一种单组分脱醇硅酮密封胶，原料和制备方法均与实施例1相同，不同之处仅在于：80000mPa·s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份，二甲基硅油80份，氧化铝203.6份，复合交联剂12份(包含1.2份的1,2-双三甲氧基硅基乙烷和10.8份的丙基三甲氧基硅烷),钛酸四正丁酯2.4份，复合硅烷偶联剂2.5份(包含γ-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,质量比1:1)。

对比例1

本发明对比例提供了一种单组分脱醇硅酮密封胶，原料和制备方法均与实施例1相同，不同之处仅在于：复合交联剂为8份甲基三甲氧基硅烷和4份乙烯基三甲氧基硅烷。

对比例2

本发明对比例提供了一种单组分脱醇硅酮密封胶，原料和制备方法均与实施例1相同，不同之处仅在于：复合交联剂为8.73份的1,2-双三甲氧基硅基乙烷和3.27份的乙烯基三甲氧基硅烷。

对比例3

本发明对比例提供了一种单组分脱醇硅酮密封胶，该制备方法包括如下步骤：

第一步：称量20000mPa·s和80000mPa·s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷按3:1配比，总质量为100份，100mPa·s二甲基硅油20份，轻质碳酸钙155份，加入到捏合机中进行搅拌，升温至120℃，真空-0.09MPa，转速400rpm，捏合90分钟，冷却至室温，得到基料；

第二步：在步骤一得到的基料中加入4份甲基三甲氧基硅烷和3份乙烯基三甲氧基三甲氧基硅烷，在真空-0.09MPa下，转速800rpm，搅拌25分钟；然后再加入4份钛酸异丙酯的乙酰乙酸乙酯的络合物在真空-0.09MPa下，转速800rpm，搅拌25分钟；

第三步：在步骤二中再加入1.5份氨丙基三乙氧基硅烷、1.5份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和6份1,2-双三甲氧基硅基乙烷的混合物，真空-0.09MPa，转速800rpm，搅拌25分钟，出料后即得到所需的单组份脱醇硅酮密封胶。

将实施例与对比例进行性能测试，表干时间参考GB/T 13477.5标准测试，胶体内部固化速度参照GB/T 32369-2015标准测试三天的数据，具体结果见表1。胶的物理机械性能参考GB/T 528-2009标准测试，具体结果见表2。

表1

备注：内部固化速度的测试环境条件为23±2℃，50±5％相对湿度。

表2

从表1可以看出使用了本发明的复合交联剂后，实施例的深层固化速度要快于一般为提高单组分脱醇硅酮密封胶固化速度而使用的乙烯基三甲氧基硅烷复配甲基三甲氧基硅烷的方案，也快于用1，2-双三甲氧基硅基乙烷复配乙烯基三甲氧基硅烷的方案。

从表2可以看出使用了本发明提供的单组分脱醇硅酮密封胶可以兼顾优异的物理机械性能。

最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种单组分脱醇硅酮密封胶，其特征在于，由包括如下重量份的原料制得：

其中，所述复合交联剂为1,2-双三甲氧基硅基乙烷和丙基三甲氧基硅烷；所述1,2-双三甲氧基硅基乙烷占复合交联剂总量的8wt％～15wt％，所述丙基三甲氧基硅烷占复合交联剂总量的85wt％～92wt％。

2.根据权利要求1所述的单组分脱醇硅酮密封胶，其特征在于，25℃下，所述α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为100～500000mPa·s。

3.根据权利要求2所述的单组分脱醇硅酮密封胶，其特征在于，25℃下，所述α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为为50000～100000mPa·s。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的单组分脱醇硅酮密封胶，其特征在于，所述增塑剂为三号白油和/或二甲基硅油。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的单组分脱醇硅酮密封胶，其特征在于，所述无机填料为气相白炭黑、轻质碳酸钙、重质碳酸钙、氧化铝、硅微粉、白刚玉中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的单组分脱醇硅酮密封胶，其特征在于，所述无机填料为轻质碳酸钙。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的单组分脱醇硅酮密封胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中至少2种或2种以上的混合物。

8.根据权利要求7所述的单组分脱醇硅酮密封胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂为质量比为1:1的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的单组分脱醇硅酮密封胶，其特征在于，所述催化剂为钛酸酯催化剂；所述钛酸酯催化剂选自钛酸四正丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸四乙酯、钛酸酯螯合物中一种或多种。

10.根据权利要求9所述的单组分脱醇硅酮密封胶，其特征在于，所述催化剂为钛酸异丙酯的乙酰乙酸乙酯的络合物。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的单组分脱醇硅酮密封胶，其特征在于，由如下重量份的原料制得：

12.权利要求1至11中任一项所述的单组分脱醇硅酮密封胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、增塑剂和无机填料混合均匀，在100～150℃、真空-0.09Mpa以及转速为400rpm下，捏合60～120min，干燥后得到基料；

(2)将所述基料、增塑剂和复合交联剂在真空-0.09Mpa和转速800rpm下，搅拌20～40min，得到均匀的膏体；

(3)向所述的膏体中再加入硅烷偶联剂和催化剂，在真空-0.09Mpa和转速800rpm下，搅拌40～60min，得到所述单组份脱醇硅酮密封胶。