CN113337129A - 一种仿真机器人专用的发泡硅胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发泡硅胶，尤其涉及一种仿真机器人专用的发泡硅胶及其制备方法，所述发泡硅胶包括以下组分：高含氢硅油、卡斯特催化剂、阻燃剂、炔醇抑制剂、气相法白炭黑和改性107胶，所述改性107胶为在卡斯特铂金催化剂的催化下，由羟基封端中间含乙烯基的硅油和羟基含氢硅油反应制备而成。本发明所制备的发泡硅胶发泡倍数相对于普通发泡硅胶可达5‑6倍，且相对密度较小，适合市场对发泡硅胶的要求，同时制备的发泡硅胶泡孔均匀，避免了多次发泡泡孔大小不均匀的现象，其力学性能和手感都更为优异。
Description
技术领域
本发明涉及发泡硅胶，尤其涉及一种仿真机器人专用的发泡硅胶及其制备方法。
背景技术
随着科技的发展和人民生活水平的提高,越来越多的高科技产品呈现在大家眼前，就如5G的发展就伴随有人工智能、无人驾驶等相关科技产品的诞生，其中，仿真机器人就是典型的代表。以前的机器人采用的皮肤和内填充物分别为热塑性弹性体TPE和热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU等材料，此材料的缺点是不环保，易燃烧，手感差。
而随着人们对产品质量需求的提高和新材料科技的不断发展，在机器人内部逐渐采用发泡硅胶代替TPU材料作为填充物，发泡硅胶是一种加成型硅胶，为白色或皮肤色油状液体，硫化后成为柔软的弹性材料，普通发泡硅胶的发泡体积是原来的3-4倍，其可制作如人体、鞋垫，肩垫、贴片、防滑垫等柔性硅橡胶制品。但目前发泡硅胶的发泡倍数、力学性能、泡孔均匀度和阻燃性都未达到成熟水平，具有较大提升空间。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的之一是提供一种仿真机器人专用的发泡硅胶，其发泡倍数相对于普通发泡硅胶可达5-6倍，且相对密度较小，适合市场对发泡硅胶的要求，且制备的发泡硅胶泡孔均匀，避免了多次发泡所导致的泡孔大小不均匀问题，其力学性能和手感都更为优异。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的，一种仿真机器人专用的发泡硅胶，包括有以下组分：高含氢硅油、卡斯特催化剂、阻燃剂、炔醇抑制剂、气相法白炭黑和改性107胶，所述改性107胶为在卡斯特铂金催化剂的催化下，由羟基封端中间含乙烯基的硅油和羟基含氢硅油反应制备而成。通过将羟基含氢硅油加成至上述羟基封端硅油的侧链乙烯基中，从而得到两端和侧链都含羟基的改性107胶，相对于普通107胶中两端羟基含量一般小于0.2％，本发明所制备的改性107胶的羟基总含量远大于普通的107胶的羟基含量，而羟基为发泡反应产生气体的基团，其含量相对越多，则产生的发泡气体会相对越多，发泡胶的发泡倍数也越高，从而可得到力学性能更优异的发泡硅胶。
进一步地，仿真机器人专用的发泡硅胶，按照重量份数计算，包括有以下组分：
进一步地，所述改性107胶的羟基含量大于2％。
本发明中，所述高含氢硅油为反应的交联剂，所述高含氢硅油中n/m的比例大于0.5，其中n为甲基含氢链，m为聚甲基链，所述高含氢硅油的结构式为
优选地，所述高含氢硅油中，所述n/m的比例大于0.8。当所述高含氢硅油中n/m的比例大于0.8时，所述高含氢硅油和所述改性107胶反应时发泡更迅速，泡孔更均匀，同时所制备的发泡硅胶的力学性能也更为优异。
本发明中，所述阻燃剂为氢氧化铝。
本发明中，所述炔醇抑制剂为乙炔基环己醇。
本发明的另一个目的在于提供仿真机器人专用的发泡硅胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)A组分制备：将所述羟基封端中间含乙烯基的硅油加入所述羟基含氢硅油中，再加入卡斯特铂金催化剂，反应得到改性107胶；将所述改性107胶、气相法白炭黑依次放入捏合机中捏合，然后加热脱除低沸物，得到基胶产物；将基胶、卡斯特铂金催化剂、阻燃剂混合制备A组分；
(2)B组分制备：将所述高含氢硅油和所述炔醇混合得到B组分；
(3)发泡硅胶配制：将所述A组分与所述B组分混合搅拌后常温发泡，制备得到所述发泡硅胶。
进一步地，步骤(1)中，加入卡斯特铂金催化剂后，使体系在105-115℃下反应4-6小时，再调节温度至140-160℃，控制真空度为-0.03～-0.01MPa，制备得到改性107胶；在室温条件下进行捏合，捏合时间为4-6小时，捏合完毕后再升温至115-125℃下捏合1-3小时；控制温度为175-185℃，脱离低沸物，得到基胶产物；所述步骤(3)中，所述A组分和所述B组分的比例为8-12:1。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明对两端羟基侧乙烯基的硅油进行加成改性，得到两端和侧链都含羟基的高羟基改性107胶，从而提高了发泡硅胶的发泡倍数，发泡倍数可达5-6倍，且相对密度较小，适合机器人市场对发泡硅胶的要求；
(2)本发明中，改性107胶和交联剂高含氢硅油在常温常压下反应生成发泡硅胶，常温常压的工艺条件使得制备的发泡硅胶泡孔均匀，韧性好，从而避免了多次发泡泡孔大小不均匀的现象；
(3)本发明采用高含氢硅油作为交联剂与改性107胶反应，高含氢量的硅油可快速产生氢气，可制备泡孔更为均匀，力学性能更为优异的机器人专用的发泡硅胶。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，需指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
实施例1
改性107胶30份，气相法白炭黑20份，炔醇抑制剂0.01份，高含氢硅油5份，卡斯特催化剂0.1份，阻燃剂10份。
其中，所述高含氢硅油作为本实施例中反应的交联剂，其结构式为
其中，n为甲基含氢链，m为聚甲基链，n/m的比例大于0.5。
其中，改性107胶为在卡斯特铂金催化剂的催化下，由羟基封端中间含乙烯基的硅油和羟基含氢硅油反应制备而成，其反应原理如下，
其中，改性107胶的两端和侧链都含有羟基，羟基总含量大于2％。
其中，阻燃剂为氢氧化铝。
其中，气相法白炭黑经六甲基二硅氮烷进行疏水处理。
其中，卡斯特催化剂可催化硅氢加成反应，并抑制Si-Vi和Si-H反应过程中伴随发生的副反应，克服了其它催化剂在使用中导致产品出现发黄或变黑现象。
其中，炔醇抑制剂为乙炔基环己醇。
本实施例中，制备方法为：
(1)A组分制备：将所述羟基封端中间含乙烯基的硅油加入所述羟基含氢硅油中，再加入卡斯特铂金催化剂，控制搅拌速度为400R/min，在110℃下反应4小时，再调节温度至150℃，控制真空度为-0.02MPa，制备得到改性107胶；将所述改性107胶、经六甲基二硅氮烷进行疏水处理的气相法白炭黑依次放入捏合机中室温捏合4小时，然后再升温到120℃捏合1小时，随后再升温到180℃脱除低沸物，得到基胶产物；将基胶、卡斯特铂金催化剂、阻燃剂混合制备A组分；
(2)B组分制备：将所述高含氢硅油和所述炔醇混合得到B组分；
(3)发泡硅胶配制：将上述A组分与B组分按照10:1的比例混合搅拌后常温发泡，制备得到所述发泡硅胶。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于：
改性107胶30份，气相法白炭黑15份，炔醇抑制剂0.02份，高含氢硅油10份，卡斯特催化剂0.1份，阻燃剂8份。
本实施例中，制备方法为：步骤(1)中，加入卡斯特铂金催化剂后在105℃下反应5小时，再调节温度至140℃，控制真空度为-0.01MPa，制备得到改性107胶；捏合机中捏合时间为5小时，再升温至115℃捏合2小时，随后再升温到175℃脱除低沸物，步骤(3)中组分A和组分B的比例为8:1。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于：
改性107胶40份，气相法白炭黑15份，炔醇抑制剂0.02份，高含氢硅油10份，卡斯特催化剂0.1份，阻燃剂12份。
本实施例中，制备方法为：步骤(1)中，加入卡斯特铂金催化剂后在115℃下反应6小时，再调节温度至160℃，控制真空度为-0.03MPa，制备得到改性107胶；捏合机中捏合时间为6小时，再升温至125℃捏合3小时，随后再升温到185℃脱除低沸物，步骤(3)中组分A和组分B的比例为12:1。
实施例4
本实施例与实施例1不同之处在于：
改性107胶40份，气相法白炭黑30份，炔醇抑制剂0.01份，高含氢硅油20份，卡斯特催化剂0.2份，阻燃剂10份。
其中，高含氢硅油中n/m的比例大于0.8。
本实施例中，制备方法为：步骤(1)中，加入卡斯特铂金催化剂后下反应6小时，制备得到改性107胶；捏合机中捏合时间为6小时，再升温至125℃捏合2小时，随后再升温到185℃脱除低沸物。
实施例5
本实施例与实施例1不同之处在于：
改性107胶50份，气相法白炭黑30份，炔醇抑制剂0.01份，高含氢硅油20份，卡斯特催化剂0.2份，阻燃剂10份。
其中，交联剂高含氢硅油中n/m的比例大于0.8。
本实施例中，制备方法为：步骤(1)中，加入卡斯特铂金催化剂后在110℃下反应5小时，再调节温度至150℃，控制真空度为-0.01MPa，制备得到改性107胶；捏合机中捏合时间为5小时，再升温至115℃捏合2小时，随后再升温到175℃脱除低沸物。
对比例1
普通型107胶30份，气相法白炭黑20份，炔醇抑制剂0.01份，低含氢硅油5份，卡斯特催化剂0.1份，阻燃剂10份。
其中，普通107结构式为：
普通型107胶中a的数值为200～1000，羟基含量为0.1％～0.5％。
制备方法为：将普通型107胶和经过疏水处理的气相法白炭黑放入捏合机中捏合，再加入卡斯特催化剂、阻燃剂、炔醇抑制剂和低含氢硅油混合搅拌。
对比例2
对比例2与对比例1的不同之处在于：
普通型107胶30份，气相法白炭黑20份，炔醇抑制剂0.01份，高含氢硅油5份，卡斯特催化剂0.1份，阻燃剂10份。
上述对比例1-2和实施例1-5所制备的产品数据如下：
| 方案 | 反应情况 | 发泡倍数 | 气孔均匀性 | 阻燃性能 |
| 对比例1 | 不反应 | / | / | 达不到V0标准 |
| 对比例2 | 反应效果较好 | 3倍 | 气孔均匀差 | 达不到V0标准 |
| 实施例1 | 反应效果较好 | 5倍 | 气孔均匀度好 | 达不到V0标准 |
| 实施例2 | 反应效果较好 | 5倍 | 气孔均匀度好 | 达不到V0标准 |
| 实施例3 | 反应效果较好 | 6倍 | 气孔均匀度好 | 达不到V0标准 |
| 实施例4 | 反应效果非常好 | 6倍 | 气孔均匀度好 | 达到V0标准 |
| 实施例5 | 反应效果非常好 | 4.5倍 | 气孔均匀度好 | 达到V0标准 |
由上表数据可知，当改性107胶40份、气相法白炭黑30份，卡斯特催化剂0.2份、高含氢硅油20份、阻燃剂10份、炔醇抑制剂0.01份时，发泡胶的发泡效果、阻燃性以及发泡倍数最佳，且气孔均匀度好，其发泡后成品发泡硅胶的拉伸强度可达0.5MPa，撕裂强度2KN/m，发泡倍数可达500-600％。
前述的实施例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例为申请人真实试验结果加以论证。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。
Claims (9)
1.一种仿真机器人专用的发泡硅胶，其特征在于，包括有以下组分：高含氢硅油、卡斯特催化剂、阻燃剂、炔醇抑制剂、气相法白炭黑和改性107胶，所述改性107胶为在卡斯特铂金催化剂的催化下，由羟基封端中间含乙烯基的硅油和羟基含氢硅油反应制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种仿真机器人专用的发泡硅胶，其特征在于，按照重量份数计算，包括有以下组分：
3.根据权利要求1所述的一种仿真机器人专用的发泡硅胶，其特征在于，所述改性107胶中羟基总含量大于2％。
4.根据权利要求1所述的一种仿真机器人专用的发泡硅胶，其特征在于，所述高含氢硅油中n/m的比例大于0.5，其中n为甲基含氢链，m为聚甲基链，所述高含氢硅油的结构式为
5.根据权利要求5所述的一种仿真机器人专用的发泡硅胶，其特征在于，所述n/m的比例大于0.8。
6.根据权利要求1所述的一种仿真机器人专用的发泡硅胶，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化铝。
7.根据权利要求1所述的一种仿真机器人专用的发泡硅胶，其特征在于，所述炔醇抑制剂为乙炔基环己醇。
8.一种根据权利要求1所述的仿真机器人专用的发泡硅胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)A组分制备：将所述羟基封端中间含乙烯基的硅油加入所述羟基含氢硅油中，再加入卡斯特铂金催化剂，反应得到改性107胶；将所述改性107胶、气相法白炭黑依次放入捏合机中捏合，然后加热脱除低沸物，得到基胶产物；将基胶、卡斯特铂金催化剂、阻燃剂混合制备A组分；
(2)B组分制备：将所述高含氢硅油和所述炔醇混合得到B组分；
(3)发泡硅胶配制：将所述A组分与所述B组分混合搅拌后常温发泡，制备得到所述发泡硅胶。
9.根据权利要求7所述的一种仿真机器人专用的发泡硅胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，加入卡斯特铂金催化剂后，使体系在105-115℃下反应4-6小时，再调节温度至140-160℃，控制真空度为-0.03～-0.01MPa，制备得到改性107胶；在室温条件下进行捏合，捏合时间为4-6小时，捏合完毕后再升温至115-125℃下捏合1-3小时；控制温度为175-185℃，脱离低沸物，得到基胶产物；所述步骤(3)中，所述A组分和所述B组分的比例为8-12:1。
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