CN112979961B - 一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法,属于增粘剂制备技术领域,其特征在于,包括以下步骤:a、在装有分水器的三口瓶中加入二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯和硼酸酯,开动搅拌升温至90‑100℃,在酸性条件下回流2‑4h,转入蒸馏装置,反应至无馏分流出,加入碳酸氢钠中和,制得中间体;b、制得四氢呋喃配位络合物溶液;c、滴加中间体和四氢呋喃配位络合物溶液,于90‑100℃下平衡2h,加入活性炭充分混合,过滤,即得大分子类硅橡胶增粘剂。本发明增粘剂制备体系沸点高,不会爆沸,不会冲料,提高了制备过程的设备和人员安全性;增粘剂储存稳定,不易变质,能大大提高对难粘材质的粘接强度。
Description
技术领域
本发明涉及到增粘剂制备技术领域,尤其涉及一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法。
背景技术
相较于缩合型硅橡胶,加成型硅橡胶有优异的性能,如:固化速度快,无深层固化问题,固化后收缩率低。但是,加成型硅橡胶与基材之间的粘接力差一直是加成型硅橡胶的一大缺点,这也使其应用范围受到了很大的限制。
为了改变加成型硅橡胶的粘接力,公开号为CN 108424519A,公开日为2018年08月21日的中国专利文献公开了一种透明型加成型硅橡胶增粘剂,其特征在于,通过以下方法制备而成:将400-500重量份四甲基环四硅氧烷放入带有磁力搅拌的烧瓶中,再将110-120重量份烯丙基缩水甘油醚与1-1.2重量份铂金催化剂的混合液缓慢滴加到烧瓶中,4-8h滴加完毕,升温至60-70℃反应2-4h,然后降温至40℃,加入5-10重量份催化剂去除剂,保温0.5h后关闭加热装置,待反应温度降至10-30℃时,加入200-250重量份氨丙基三乙氧基硅烷,反应4-8h后将烧瓶中反应产物倒入过滤装置,去除催化剂去除剂后,得到无色透明液体即产品。
公开号为CN 108384508A,公开日为2018年08月10日的中国专利文献公开了一种与加成型硅橡胶相容性良好的增粘剂,其特征在于,通过以下方法制备而成:将200-250重量份四甲基环四硅氧烷、90-100重量份二烯丙胺及0.5-0.8重量份铂金催化剂放入带有磁力搅拌的圆底烧瓶中,升温至60-70℃反应2-4h,然后降温至40℃,加入2-5重量份催化剂去除剂,保温0.5h后关闭加热装置,待反应温度降至10-30℃时,再将110-120重量份烯丙基缩水甘油醚加入圆底烧瓶中,反应2-4h后,将圆底烧瓶中反应产物倒入过滤装置,去除催化剂去除剂后,得到产品。
公开号为CN 108384014A,公开日为2018年08月10日的中国专利文献公开了一种加成型硅橡胶用有机硅含氢增粘交联剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)制备有机硅含氢增粘交联剂粗产物
将高含氢硅油或D4H与乙烯基环氧环己烷或烯丙基缩水甘油醚混合均匀,得到反应物,然后加入铂催化剂,在惰性气氛保护及加热搅拌条件下进行硅氢加成反应,得到有机硅含氢增粘交联剂粗产物;
所述高含氢硅油的侧链上带有环氧基、乙酰基或烷氧基中的一种或两种以上基团;
所述高含氢硅油或D4H的折射率为1.40~1.56;
所述高含氢硅油或D4H中的硅氢键与乙烯基环氧环己烷或烯丙基缩水甘油醚摩尔比为1:0.75~1:0.15;
(2)有机硅含氢增粘交联剂粗产物的精制
将步骤(1)制备而得的粗产物进行减压蒸馏,去除低沸点杂质,再加入抑制剂,即制得加成型硅橡胶用有机硅含氢增粘交联剂。
以上述专利文献为代表的现有技术,对非金属材料增粘效果虽然有提高,但是,在制备的时候,均是直接进行硅氢加成反应,由于硅氢加成反应为放热反应,反应过于剧烈,短时间内造成反应体系剧烈升温,由于整个体系均为小分子物质,沸点不高,进而使得整个体系剧烈沸腾,容易造成体系冲料,给设备和人员造成危险;且制备过程容易残留催化剂,不利于增粘剂长期储存。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷,提供一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法,本发明增粘剂制备体系沸点高,不会爆沸,不会冲料,提高了制备过程的设备和人员安全性;且制备的增粘剂储存稳定,不易变质,不但能够有效提高对多种基材的粘接普适性,而且能大大提高对难粘材质的粘接强度。
本发明通过下述技术方案实现:
一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
a、在装有分水器的三口瓶中加入二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯和硼酸酯,开动搅拌升温至90-100℃,在酸性条件下回流2-4h,转入蒸馏装置,反应至无馏分流出,加入碳酸氢钠中和,然后过滤,制得中间体;
b、在附有回流冷凝器及温度计的反应瓶中,加入氯铂酸和四氢呋喃,在通氮气的情况下回流1h,冷却后加入硫酸钠干燥,滤去固体渣状物,制得四氢呋喃配位络合物溶液;
c、在三口瓶中加入含氢硅油,开动搅拌升温至80℃,开始缓慢滴加中间体和四氢呋喃配位络合物溶液,于90-100℃下平衡2h,完成后将反应液降至室温,加入活性炭充分混合,过滤,即得大分子类硅橡胶增粘剂。
所述步骤a中,二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯为1,3-二(三甲氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯、1,3-二(三乙氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯中的一种或两种。
所述步骤a中,中间体的结构式为通式I或通式II;
所述步骤a中,硼酸酯为硼酸甲酯、硼酸乙酯、硼酸丙酯中的一种或多种。
所述步骤c中,含氢硅油的粘度小于100cs,含氢量为0.5-1.5%。
本发明的有益效果主要表现在以下方面:
1、本发明,“a、在装有分水器的三口瓶中加入二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯和硼酸酯,开动搅拌升温至90-100℃,在酸性条件下回流2-4h,转入蒸馏装置,反应至无馏分流出,加入碳酸氢钠中和,然后过滤,制得中间体;b、在附有回流冷凝器及温度计的反应瓶中,加入氯铂酸和四氢呋喃,在通氮气的情况下回流1h,冷却后加入硫酸钠干燥,滤去固体渣状物,制得四氢呋喃配位络合物溶液;c、在三口瓶中加入含氢硅油,开动搅拌升温至80℃,开始缓慢滴加中间体和四氢呋喃配位络合物溶液,于90-100℃下平衡2h,完成后将反应液降至室温,加入活性炭充分混合,过滤,即得大分子类硅橡胶增粘剂”,特定的在步骤a中,通过将增粘化合物二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯和硼酸酯在酸性条件下水解缩合,制得中间体;再通过步骤b制得四氢呋喃配位络合物溶液;最后再在三口瓶中加入含氢硅油,并控制温度在80℃,缓慢滴加步骤a的中间体和步骤b的四氢呋喃配位络合物溶液,于特定的90-100℃下平衡2h,最终得到大分子类硅橡胶增粘剂;采用这种特定反应物及特定的顺序步骤,较现有技术直接进行硅氢加成反应而言,整个制备体系沸点高,不会爆沸,不会冲料,使得整个生产过程安全可靠,提高了制备过程的设备和人员安全性;四氢呋喃配位络合物溶液不会残留,使得制备的增粘剂储存稳定,不易变质,不但能够有效提高对多种基材的粘接普适性,而且能大大提高对难粘材质的粘接强度。
2、本发明,制备得到的增粘剂为大分子类增粘剂,与现有技术乙烯基三甲氧基硅烷,乙烯基三乙氧基硅烷,烯丙基缩水甘油醚与含氢环体或含氢硅油加成制备的增粘剂相比,能够极大的提高对铝、聚邻苯二甲酰胺和镍这些难粘材质的粘接强度,参见表1-表4;且储存稳定,易于长期保存。
3、本发明,整个制备过程,反应条件易于控制,不仅简单易行,而且安全可靠,适合大规模生产。
具体实施方式
实施例1
一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法,包括以下步骤:
a、在装有分水器的三口瓶中加入二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯和硼酸酯,开动搅拌升温至90℃,在酸性条件下回流2h,转入蒸馏装置,反应至无馏分流出,加入碳酸氢钠中和,然后过滤,制得中间体;
b、在附有回流冷凝器及温度计的反应瓶中,加入氯铂酸和四氢呋喃,在通氮气的情况下回流1h,冷却后加入硫酸钠干燥,滤去固体渣状物,制得四氢呋喃配位络合物溶液;
c、在三口瓶中加入含氢硅油,开动搅拌升温至80℃,开始缓慢滴加中间体和四氢呋喃配位络合物溶液,于90℃下平衡2h,完成后将反应液降至室温,加入活性炭充分混合,过滤,即得大分子类硅橡胶增粘剂。
实施例2
一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法,包括以下步骤:
a、在装有分水器的三口瓶中加入二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯和硼酸酯,开动搅拌升温至91℃,在酸性条件下回流2.5h,转入蒸馏装置,反应至无馏分流出,加入碳酸氢钠中和,然后过滤,制得中间体;
b、在附有回流冷凝器及温度计的反应瓶中,加入氯铂酸和四氢呋喃,在通氮气的情况下回流1h,冷却后加入硫酸钠干燥,滤去固体渣状物,制得四氢呋喃配位络合物溶液;
c、在三口瓶中加入含氢硅油,开动搅拌升温至80℃,开始缓慢滴加中间体和四氢呋喃配位络合物溶液,于91℃下平衡2h,完成后将反应液降至室温,加入活性炭充分混合,过滤,即得大分子类硅橡胶增粘剂。
所述步骤a中,二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯为1,3-二(三甲氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯。
所述步骤a中,中间体的结构式为通式I;
所述步骤a中,硼酸酯为硼酸甲酯、硼酸乙酯、硼酸丙酯中的一种或多种。
所述步骤c中,含氢硅油的粘度小于100cs,含氢量为0.5-1.5%。
实施例3
一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法,包括以下步骤:
a、在装有分水器的三口瓶中加入二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯和硼酸酯,开动搅拌升温至94℃,在酸性条件下回流2.5h,转入蒸馏装置,反应至无馏分流出,加入碳酸氢钠中和,然后过滤,制得中间体;
b、在附有回流冷凝器及温度计的反应瓶中,加入氯铂酸和四氢呋喃,在通氮气的情况下回流1h,冷却后加入硫酸钠干燥,滤去固体渣状物,制得四氢呋喃配位络合物溶液;
c、在三口瓶中加入含氢硅油,开动搅拌升温至80℃,开始缓慢滴加中间体和四氢呋喃配位络合物溶液,于94℃下平衡2h,完成后将反应液降至室温,加入活性炭充分混合,过滤,即得大分子类硅橡胶增粘剂。
所述步骤a中,二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯为1,3-二(三乙氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯。
所述步骤a中,中间体的结构式为通式II;
实施例4
一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法,包括以下步骤:
a、在装有分水器的三口瓶中加入二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯和硼酸酯,开动搅拌升温至96℃,在酸性条件下回流3h,转入蒸馏装置,反应至无馏分流出,加入碳酸氢钠中和,然后过滤,制得中间体;
b、在附有回流冷凝器及温度计的反应瓶中,加入氯铂酸和四氢呋喃,在通氮气的情况下回流1h,冷却后加入硫酸钠干燥,滤去固体渣状物,制得四氢呋喃配位络合物溶液;
c、在三口瓶中加入含氢硅油,开动搅拌升温至80℃,开始缓慢滴加中间体和四氢呋喃配位络合物溶液,于96℃下平衡2h,完成后将反应液降至室温,加入活性炭充分混合,过滤,即得大分子类硅橡胶增粘剂。
所述步骤a中,二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯为1,3-二(三乙氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯。
所述步骤a中,中间体的结构式为通式II;
所述步骤a中,硼酸酯为硼酸甲酯。
所述步骤c中,含氢硅油的粘度为95cs,含氢量为0.5%。
实施例5
一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法,包括以下步骤:
a、在装有分水器的三口瓶中加入二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯和硼酸酯,开动搅拌升温至98℃,在酸性条件下回流3h,转入蒸馏装置,反应至无馏分流出,加入碳酸氢钠中和,然后过滤,制得中间体;
b、在附有回流冷凝器及温度计的反应瓶中,加入氯铂酸和四氢呋喃,在通氮气的情况下回流1h,冷却后加入硫酸钠干燥,滤去固体渣状物,制得四氢呋喃配位络合物溶液;
c、在三口瓶中加入含氢硅油,开动搅拌升温至80℃,开始缓慢滴加中间体和四氢呋喃配位络合物溶液,于98℃下平衡2h,完成后将反应液降至室温,加入活性炭充分混合,过滤,即得大分子类硅橡胶增粘剂。
所述步骤a中,二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯为1,3-二(三甲氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯。
所述步骤a中,中间体的结构式为通式I;
所述步骤a中,硼酸酯为硼酸乙酯。
所述步骤c中,含氢硅油的粘度为90cs,含氢量为1%。
实施例6
一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法,包括以下步骤:
a、在装有分水器的三口瓶中加入二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯和硼酸酯,开动搅拌升温至100℃,在酸性条件下回流4h,转入蒸馏装置,反应至无馏分流出,加入碳酸氢钠中和,然后过滤,制得中间体;
b、在附有回流冷凝器及温度计的反应瓶中,加入氯铂酸和四氢呋喃,在通氮气的情况下回流1h,冷却后加入硫酸钠干燥,滤去固体渣状物,制得四氢呋喃配位络合物溶液;
c、在三口瓶中加入含氢硅油,开动搅拌升温至80℃,开始缓慢滴加中间体和四氢呋喃配位络合物溶液,于100℃下平衡2h,完成后将反应液降至室温,加入活性炭充分混合,过滤,即得大分子类硅橡胶增粘剂。
所述步骤a中,二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯为1,3-二(三甲氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯。
所述步骤a中,中间体的结构式为通式II;
所述步骤a中,硼酸酯为硼酸丙酯。
所述步骤c中,含氢硅油的粘度为85cs,含氢量为1.5%。
下面采用具体制胶实例和对比例对本发明进行详细说明:
制胶实例1
在装有分水器的三口瓶中加入1,3-二(三甲氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯86.4g,硼酸乙酯14.5g开动搅拌,升温至90度,开始滴加HCl水溶液1.8g,滴加完成后继续平衡2h,至分水器中无液体分出,加入5g碳酸氢钠中和,过滤,滤液备用。
在附有回流冷凝器及温度计的反应瓶中,加入1g氯铂酸及200g四氢呋喃,在通N2的情况下回流1h,然后加入NaHCO3中和,冷却后加入10g Na2SO4干燥,滤去固体渣状物,滤液用四氢呋喃补够200g,得催化剂。
在三口瓶中加入含氢量为1.5%的含氢硅油300g,开动搅拌,升温至80度,开始缓慢滴加30g中间体与0.3g催化剂的混合液。滴加完成后,于90度平衡2h,完成后将反应液降至室温,加入10克活性炭充分混合,过滤,得无色透明大分子增粘剂,备用。
将10000cs乙烯基硅油100份,经硅氮烷处理后的比表面积为400m2/g气相法白炭黑20份,混合均匀,加入含氢量为0.5%的含氢硅油6份,大分子增粘剂2份,抑制剂0.1份混合均匀,最后加入催化剂0.2份,并于负压下,真空脱泡混合均匀,即得胶样1。
制胶实例2
在装有分水器的三口瓶中加入1,3-二(三乙氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯156.3g,硼酸甲酯10.3g开动搅拌,升温至90度,开始滴加HCl水溶液1.8g,滴加完成后继续平衡3h,至分水器中无液体分出,降温,加入5g碳酸氢钠中和,过滤,滤液备用。
在附有回流冷凝器及温度计的反应瓶中,加入1g氯铂酸及200g四氢呋喃,在通N2的情况下回流1h,然后加入NaHCO3中和,冷却后加入10g Na2SO4干燥,滤去固体渣状物,滤液用四氢呋喃补够200g,得催化剂。
在三口瓶中加入含氢量为0.5%的含氢硅油300g,开动搅拌,升温至80度,开始缓慢滴加10g中间体与0.3g催化剂的混合液。滴加完成后,于95度平衡3h,完成后将反应液降至室温,加入10克活性炭充分混合,过滤,得无色透明大分子增粘剂,备用。
将10000cs乙烯基硅油100份,经硅氮烷处理后的比表面积为400m2/g气相法白炭黑20份,混合均匀,加入含氢量为0.5%的含氢硅油6份,大分子增粘剂2份,抑制剂0.1份混合均匀,最后加入催化剂0.2份,并于负压下,真空脱泡混合均匀,即得胶样2。
制胶实例3
在装有分水器的三口瓶中加入1,3-二(三甲氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯43.2g,硼酸丙酯18.8g开动搅拌,升温至90度,开始滴加HCl水溶液1.8g,滴加完成后继续平衡4h,至分水器中无液体分出,降温,加入5g碳酸氢钠中和,过滤,滤液备用。
在附有回流冷凝器及温度计的反应瓶中,加入1g氯铂酸及200g四氢呋喃,在通N2的情况下回流1h,然后加入NaHCO3中和,冷却后加入10g Na2SO4干燥,滤去固体渣状物,滤液用四氢呋喃补够200g,得催化剂。
在三口瓶中加入含氢量为1.0%的含氢硅油300g,开动搅拌,升温至80度,开始缓慢滴加15g中间体与0.3g催化剂的混合液。滴加完成后,于100度平衡4h,完成后将反应液降至室温,加入10克活性炭充分混合,过滤,得无色透明大分子增粘剂,备用。
将10000cs乙烯基硅油100份,经硅氮烷处理后的比表面积为400m2/g气相法白炭黑20份,混合均匀,加入含氢量为0.5%的含氢硅油6份,大分子增粘剂2份,抑制剂0.1份混合均匀,最后加入催化剂0.2份,并于负压下,真空脱泡混合均匀,即得胶样3。
对比例1
将10000cs乙烯基硅油100份,经硅氮烷处理后的比表面积为400m2/g气相法白炭黑20份,混合均匀,加入含氢量为0.5%的含氢硅油6份,抑制剂0.1份混合均匀,最后加入催化剂0.2份,并于负压下,真空脱泡混合均匀。
对比例2
将10000cs乙烯基硅油100份,经硅氮烷处理后的比表面积为400m2/g气相法白炭黑20份,混合均匀,加入含氢量为0.5%的含氢硅油6份,1份硅烷偶联剂KH560和1份硅烷偶联剂KH570,抑制剂0.1份混合均匀,最后加入催化剂0.2份,并于负压下,真空脱泡混合均匀。
对比例3
将10000cs乙烯基硅油100份,经硅氮烷处理后的比表面积为400m2/g气相法白炭黑20份,混合均匀,加入含氢量为0.5%的含氢硅油6份,1份烯丙基缩水甘油醚与含氢环体加成反应制备的增粘剂,抑制剂0.1份混合均匀,最后加入催化剂0.2份,并于负压下,真空脱泡混合均匀。
将胶样1、胶样2、胶样3及对比例1、对比例2和对比例3按照国标GB 7124-2008进行力学、剪切制片,制样于120℃烘烤30min进行硫化,降至室温测试其剪切强度。测试结果如下:
表1
表2
表3
表4
通过表1-表4的对比数据可知,采用本发明方法制备的大分子类增粘剂明显的提高了对难粘材质的粘接强度。
Claims (5)
1.一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
a、在装有分水器的三口瓶中加入二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯和硼酸酯,开动搅拌升温至90-100℃,在酸性条件下回流2-4h,转入蒸馏装置,反应至无馏分流出,加入碳酸氢钠中和,然后过滤,制得中间体;
b、在附有回流冷凝器及温度计的反应瓶中,加入氯铂酸和四氢呋喃,在通氮气的情况下回流1h,冷却后加入硫酸钠干燥,滤去固体渣状物,制得四氢呋喃配位络合物溶液;
c、在三口瓶中加入含氢硅油,开动搅拌升温至80℃,开始缓慢滴加中间体和四氢呋喃配位络合物溶液,于90-100℃下平衡2h,完成后将反应液降至室温,加入活性炭充分混合,过滤,即得大分子类硅橡胶增粘剂。
2.根据权利要求1所述的一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法,其特征在于:所述步骤a中,二(三烷氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯为1,3-二(三甲氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯、1,3-二(三乙氧基硅丙基)烯丙基异氰脲酸酯中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法,其特征在于:所述步骤a中,硼酸酯为硼酸甲酯、硼酸乙酯、硼酸丙酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种大分子类硅橡胶增粘剂的制备方法,其特征在于:所述步骤c中,含氢硅油的粘度小于100c s,含氢量为0.5-1.5%。
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