CN113621239A - 一种耐磨高寿命有机硅材料及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐磨高寿命有机硅材料及其制备方法和用途，所述有机硅材料包括以下重量份的原料：有机硅橡胶基材100份；有机硅氧烷1～50份；填料1～50份；成型助剂0.1～20份；增强助剂5～100份；交联助剂0.1～10份，本发明制得的产品能够极大程度的改善有机硅产品的缺陷，具有良好的耐撕裂和耐磨性能。

Description

一种耐磨高寿命有机硅材料及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及有机高分子硅材料领域，具体涉及一种耐磨高寿命有机硅材料及其制备方法和用途。

背景技术

医疗产品主要以硅胶产品为主，由于硅胶产品优异的生物相容性，使得硅制品变成医疗行业不可或缺的材料，市场应用非常广泛，需求量逐年递增。其中，医用硅胶管、医疗管、蠕动泵管及药品食品导流管是目前国内紧缺的产品和医疗用高分子耗材。目前，硅胶医疗耗材生产技术还存在被国外大型企业垄断和打压的困境，国内市场急需得到一种缺陷少，耐撕裂和耐磨性能优异的有机硅医用产品制备路线。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种耐磨高寿命有机硅材料及其制备方法和用途，可以解决目前市面上的有机硅医用材料耐磨性能差、量产规模小等问题。

为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的：本发明提供了一种耐磨高寿命有机硅材料，所述有机硅材料包括以下重量份的原料：有机硅橡胶基材100份；有机硅氧烷1～50份；填料1～50份；成型助剂0.1～20份；增强助剂5～100份；交联助剂0.1～10份。

在一实施例中，所述有机硅橡胶基材包括本征硅橡胶、甲基硅橡胶、乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、硅硼橡胶、氟硅橡胶中的任意一种或多种组合。

在一实施例中，所述有机硅橡胶基材包括甲基乙烯基硅橡胶、二甲基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶中的任意一种或多种的组合。

在一实施例中，所述有机硅氧烷的通式为：[R₁R₂SiO]m[R₃ R₄SiO]n，其中R₁、R₂、R₃、R₄为氢硫基、甲基、乙基、丙基、苯基、乙烯基、氢原子、羟基中的任意一种，m，n＝0～10000，m和n不能同时为0。

在一实施例中，所述填料为白炭黑、硅微粉中的任意一种或两种组合。

在一实施例中，所述成型助剂为有机硅油、乳化硅油、硅油膏状混合物中的任意一种或多种组合。

在一实施例中，所述增强助剂为磷硅酸盐或者硼硅酸盐接枝的硅树脂。

在一实施例中，所述交联助剂是铂金双组分交联剂。

在一实施例中，所述硅树脂为硅硼树脂、M-D-Q树脂、乙烯基硅树脂、含氢树脂中的任意一种或多种组合。

在一实施例中，所述有机硅材料的耐撕裂强度大于等于40KN/m，耐磨性大于900万次。

本发明还提供了一种如上所述的有机硅材料的制备方法：所述方法包括：将有机硅橡胶基材、有机硅氧烷、填料、成型助剂、增强助剂、交联助剂经过混炼以及成型工艺得到所述耐磨高寿命有机硅材料。

本发明再一方面还提供了一种如上所述有机硅材料的作为医用高分子耗材的用途。

在一实施例中，所述医用高分子耗材包括医用硅胶管、医疗管、蠕动泵管、药品导流管中的任意一种。

如上所述，本发明提供了一种耐磨高寿命有机硅材料及其制备方法和用途，本发明选择有机硅高分子基材作为载体，改善了产品在使用过程中的生物相容性，提高产品医用等级，本发明产品在生产加工过程中加入合成接枝及表面处理的增强助剂，大大改善了产品抗撕裂性能和耐磨性能，本发明产品在生产加工过程中加入了环保无污染、高效的成型助剂，提升了产品可加工性能，本发明涉及的产品具有极好的生产适用性，可通过不同加工工艺制成需要的产品或性状，极大的改善了产品应用范围和应用难易度。

本发明选择特定的增强助剂，与传统增强填料使用工艺和材料性能选择不同，本发明所述增强助剂使用之前合成接枝处理为交联接枝和有机活性金属离子接枝处理，选用超常价态过渡金属Ag/Pt/Pd与次磷硅酸接枝处理，所得增强产品具有极好的增强性能，再经过表面处理，使得产品耐磨性能优异。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明首先提供了一种耐磨高寿命有机硅材料，所述有机硅材料可以包括以下重量份的原料组成：有机硅橡胶基材100份，有机硅氧烷1～50份，填料1～50份，成型助剂0.1～20份，增强助剂5～100份，交联助剂0.1～10份。其中，所述有机硅橡胶基材可以本征硅橡胶、甲基硅橡胶、乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、硅硼橡胶、氟硅橡胶中的任意一种或多种组合。进一步的可以是甲基乙烯基硅橡胶、二甲基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶中的任意一种或多种组合。

所述耐磨高寿命有机硅材料中可以包括有有机硅氧烷1～50份，所述有机硅氧烷的通式可以为：[R₁ R₂SiO]m[R₃R₄SiO]n，其中R₁、R₂、R₃、R₄可以为氢硫基、甲基、乙基、丙基、苯基、乙烯基、氢原子、羟基中的任意一种，m，n可以是0～10000，进一步的可以是50～5000，更进一步的可以是50～500。所述耐磨高寿命有机硅材料还可以包括有填料，所述填料可以为白炭黑、硅微粉中的任意一种或两种组合。

所述耐磨高寿命有机硅材料还可以包括有成型助剂，所述成型助剂为有机硅油、乳化硅油、硅油膏状混合物中的任意一种或多种组合。进一步的所述有机硅油可以是含氢有机硅油等。

所述耐磨高寿命有机硅材料还可以包括有增强助剂，所述增强助剂的重量份数可以是5～100份，进一步的可以是5～20份，更进一步的可以是8～10份，所述增强助剂可以是接枝改性的硅树脂，所述硅树脂可以是硅硼树脂、M-D-Q树脂、乙烯基硅树脂、含氢树脂中的任意一种或多种组合等，进一步的可以是乙烯基硅树脂。

在一实施例中，所述接枝的材料可以为磷硅酸盐或者硼硅酸盐。所述接枝改性的硅树脂可以是通过所述接枝材料通过一定的接枝反应制备得到的。本发明所述增强助剂经过接枝改性处理可以有效连接基材与添加的其他原料组分，通过分子间引力及本位结构使制得的产品分子结构的网状结构更加紧密，从而提升产品的撕裂性能和耐磨性能。

在一些实施例中，所述接技处理方法可以包括：将待处理的硅树脂以及接枝材料、交联剂、催化剂进行混合并反应制备得到所述增强助剂。

其中，所述交联剂可以是过渡金属，例如Ag、Pt、Pd络合物类交联剂。所述接枝的催化剂可以为钛酸酯化合物、二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的一种或几种。

所述混合可以包括有混炼的过程中，所述混炼的温度可以是小于等于100℃，所述混炼可以是在高温捏合机或反应釜中进行，所述混炼的时间可以是10～20分钟，所述硅树脂混炼后可以形成液体膏状的材料。

所述混合后可以将所述增强助剂以及接枝材料进行反应，所述反应可以包括有梯度变温反应，所述梯度变温反应可以是在抽真空的条件下进行，所述梯度变温反应可以包括有依次进行的第一反应，第二反应，第三反应以及第四反应。所述第一反应的反应温度可以是150℃，所述第一反应的反应时间可以是30～60分钟，所述第一反应的真空度可以是大于等于0.7MPa，所述第二反应的反应温度可以是170℃，所述第二反应的反应时间可以是30～60分钟，所述第二反应的真空度可以是大于等于0.7MPa，所述第三反应的反应温度可以是175℃，所述第三反应的反应时间可以是30～60分钟，所述第三反应的真空度可以是大于等于0.7MPa，所述第四反应的反应温度可以是50℃以下，所述第四反应的反应时间为30～60分钟，经过梯度变温反应后的增强材料可以从混炼后的液体膏状逐渐变为粘稠的膏状材料。所述反应后得到的增强助剂可以经过冷却的步骤得到待使用的增强助剂成品。

所述有机硅材料还可以包括有交联助剂，所述交联助剂可以是铂金双组分交联剂。

本发明另一方面还提供了一种如上所述耐磨高寿命有机硅材料的制备方法：所述方法可以包括将有机硅橡胶基材、有机硅氧烷、填料、成型助剂、增强助剂、交联助剂经过混炼以及成型工艺得到所述耐磨高寿命有机硅材料。

所述混炼包括有密炼和开炼的过程，所述密炼可以在捏合机中进行，所述开炼可以在开炼机中进行，所述增强助剂在混炼之间还可以经过表面处理，所述表面处理的处理剂可以是偶联剂151、偶联剂171、含氢硅油、硅烷、硅氮烷、含羟基硅油中的一种或多种组合，所述表面处理可以改善增强助剂的表面极性及机械性能，有利于材料的集中交联，所述混炼可以形成团状的硅橡胶材料，所述开炼可以形成片状的硅橡胶材料，所述成型可以是将所述片状的硅橡胶材料放入柱塞式过滤机中过滤成型，所述成型可以是形成块状有机硅材料，所述成型工艺后还可以进行包装处理得到成品。

本发明再一方面还提供了一种如上所述耐磨高寿命有机硅材料在医用高分子耗材方面的用途，本发明所述用途着重在医用高分子行业，产品可以在-70～200℃内长期使用。本发明所述耐磨高寿命有机硅材料具有极好的机械性能，较好的耐高低温性能，较好的生物相容性，具有极高的医用等级，通过本发明制得的产品能够极大程度的改善有机硅产品的缺陷，耐撕裂和耐磨性能，产品广泛应用于医疗用高分子耗材，如医用硅胶管、医疗管、蠕动泵管、药品导流管食品导流管等产品，服务于各医疗行业客户。

注意，如没有特别说明，本文中所示的“％”和“份”分别是指“质量％”和“质量份”。

以下，通过引用实施例将更具体地解释本发明，这些实施例不应被理解为是限制性的。在与本发明主旨相一致的范围内，可以进行适当修改，其均落入本发明的技术范围内。

实例

实施例1

一种耐磨高寿命有机硅材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将100份有机硅橡胶树脂在捏合机中混炼，混炼温度小于等于110℃；

2)将20份有机硅氧烷加入捏合机混炼均匀，常温捏合处理10～20分钟，形成团状材料；

3)将30份填料加入捏合机混炼均匀，常温捏合处理10～20分钟，形成团状的材料；

4)将3份成型助剂加入捏合机混炼均匀，常温捏合处理10～20分钟，形成团状的材料；

5)将10份增强助剂加入捏合机混炼均匀，常温捏合处理10～20分钟，形成团状的材料；

6)混合上述步骤1～5中形成的物料并加入3份交联助剂进行常温捏合处理，同时给捏合机进行升温，当温度升至120℃时，密封加压盖，并开始抽真空处理，抽真空时间为60～120分钟，真空度保持≥-0.75Mpa，并保持捏合机内物料低于175℃；

7)将上述步骤中捏合混炼形成的团状硅橡胶移出捏合机，并进行冷却处理；

8)将冷却后的该团状硅橡胶于开炼机上进行开炼，开炼成片状硅橡胶；

9)将该片状硅橡胶放入柱塞式过滤机中过滤，过滤成型块状，进行包装处理，得成品耐磨高寿命有机硅材料。

实施例2

实施例2中的制备工艺和实施例1中类似，具体的配方为：有机硅橡胶100份，有机硅氧烷5份，填料白炭黑5份，成型助剂1份，增强助剂5份，交联助剂0.5份。

实施例3

实施例3中的制备工艺和实施例1中类似，具体的配方为：有机硅橡胶100份，有机硅氧烷49份，填料白炭黑49份，成型助剂18份，增强助剂95份，交联助剂9份。

实施例4

实施例4中的制备工艺和实施例1中类似，具体的配方为：有机硅橡胶100份，有机硅氧烷3份，填料白炭黑10份，成型助剂0.5份，增强助剂30份，交联助剂1份。

对比例1

对比例1和实施例1类似，增强助剂为不经过接枝改性的硅树脂。

评价

将实施例1-4以及对比例1得到的有机硅材料进行性能评价，评价结果如表1所示。

表1产品性能指标一览表

本发明制备得到的一种耐磨高寿命有机硅材料性能优异，产品的生产成本较低，加工工艺相对简单，市场需求及容量比较大，产品量产难度较低，适合于大规模生产加工。因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种耐磨高寿命有机硅材料，其特征在于，所述有机硅材料包括以下重量份的原料：

有机硅橡胶基材100份；

有机硅氧烷1～50份；

填料1～50份；

成型助剂0.1～20份；

增强助剂5～100份；

交联助剂0.1～10份。

2.根据权利要求1所述的耐磨高寿命有机硅材料，其特征在于：所述有机硅橡胶基材包括本征硅橡胶、甲基硅橡胶、乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、硅硼橡胶、氟硅橡胶中的任意一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的耐磨高寿命有机硅材料，其特征在于：所述有机硅氧烷的通式为：[R₁R₂SiO]m[R₃ R₄SiO]n，其中R₁、R₂、R₃、R₄为氢硫基、甲基、乙基、丙基、苯基、乙烯基、氢原子、羟基中的任意一种，m，n＝0～10000，m和n不能同时为0。

4.根据权利要求1所述的耐磨高寿命有机硅材料，其特征在于：所述填料为白炭黑、硅微粉中的任意一种或两种组合。

5.根据权利要求1所述的耐磨高寿命有机硅材料，其特征在于：所述成型助剂为有机硅油、乳化硅油、硅油膏状混合物中的任意一种或多种组合。

6.根据权利要求1所述的耐磨高寿命有机硅材料，其特征在于：所述增强助剂为磷硅酸盐或者硼硅酸盐接枝的硅树脂。

7.根据权利要求6所述的耐磨高寿命有机硅材料，其特征在于：所述硅树脂为硅硼树脂、M-D-Q树脂、乙烯基硅树脂、含氢树脂中的任意一种或多种组合。

8.一种制备权利要求1～7任一所述的耐磨高寿命有机硅材料的方法，其特征在于：所述方法包括：将有机硅橡胶基材、有机硅氧烷、填料、成型助剂、增强助剂、交联助剂经过混炼以及成型工艺得到所述耐磨高寿命有机硅材料。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述增强助剂在混炼之前进行了表面处理，所述表面处理的处理剂为偶联剂151、偶联剂171、含氢硅油、硅烷、硅氮烷、含羟基硅油中的一种或多种组合。

10.一种根据权利要求1～7任一所述的耐磨高寿命有机硅材料在医用高分子耗材方面的用途。