CN113861930A - 一种角钉用硅酮胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及胶水领域，具体涉及一种角钉用硅酮胶及其制备方法，角钉用硅酮胶由如下质量分数组分组成：低粘度硅油：20～30%；二氧化硅触变剂：7～10%；交联剂：4～6%；催化剂：0.2～1.0‰；其他助剂：0～5%；余量为高粘度硅油；该角钉用硅酮胶在制备过程中，二氧化硅触变剂先与高粘度硅油、低粘度硅油混合，再向体系中加入交联剂和催化剂。在本申请中，通过高粘度硅油和低粘度硅油的组合，并采用先加入二氧化硅触变剂再加入其他成分的方式，使得二氧化硅触变剂的加入量较大的情况下依旧可以保持较好的流动性，进而兼顾了硅酮胶的流动性和强度，使硅酮胶可以渗入到角钉的缝隙中的同时，对角钉进行充分牢固地粘结。

Description

一种角钉用硅酮胶及其制备方法

技术领域

本申请涉及胶水领域，更具体地说，它涉及一种角钉用硅酮胶及其制备方法。

背景技术

硅酮胶又称玻璃胶，是一种可以在空气中快速硬化的胶水。具有较好的粘结能力和较强的密封性能。

在相框角钉生产过程中，常会将角钉堆叠在一起，在一侧涂覆硅酮胶，通过硅酮胶渗入倒角钉和角钉之间的缝隙中，进而将角钉粘接成角钉条。

在硅酮胶中，一般需要加入二氧化硅等触变剂，以提高硅酮胶的强度和触变性能。但是相应地，触变剂的加入会影响硅酮胶的流动性，在角钉生产的过程中，若触变剂加入过多，则硅酮胶的流动性过低，则无法渗入到角钉和角钉之间的缝隙中，而若触变剂加入的量过少，则硅酮胶本身的强度较低，使得角钉条容易弯曲或断裂。

发明内容

为了提高触变剂在硅酮胶中的加入量，使得硅酮胶在具有较高触变剂加入量的同时保持较好的流动性，本申请提供一种角钉用硅酮胶及其制备方法。

首先，本申请提供了一种角钉用硅酮胶，由如下质量分数组分组成：

低粘度硅油：20～30％；

二氧化硅触变剂：7～10％；

交联剂：4～6％；

催化剂：0.2～1.0‰；

其他助剂：0～5％；

余量为高粘度硅油；

其中，所述高粘度硅油的粘度为5000～80000Cst，低粘度硅油的粘度小于等于1000Cst；该角钉用硅酮胶在制备过程中，二氧化硅触变剂先与高粘度硅油、低粘度硅油混合，再向体系中加入交联剂和催化剂。

在上述技术方案中，采用高粘度硅油和低粘度硅油相配合的方式，同时先将二氧化硅触变剂加入到高粘度硅油和低粘度硅油的混合体系中，形成均匀稳定的体系。随后再将交联剂和催化剂加入到体系中，通过上述步骤，可以使二氧化硅触变剂在体系内更加均匀稳定，不易团聚，同时又受到硅酮胶中的交联网络结构的限制，有助于降低二氧化硅的触变性能，提高硅酮胶的流淌性能，因此使硅酮胶可以渗入角钉和角钉之间的缝隙中，因而，相比于先加入交联剂和催化剂，再加入二氧化硅触变剂的方案，本申请中的技术方案可以提高硅酮胶在保证流动性的同时，加入较多的二氧化硅触变剂，以提高胶本身的强度。同时，由于二氧化硅均匀分布在硅酮胶的角联网络结构中，可以起到锚固的作用，使得硅酮胶本身内部结构稳定，因此二氧化硅触变剂的用量增多，也提高了硅酮胶本申请的强度，使得角钉条在粘连后，不易弯曲或断裂。

可选的，所述二氧化硅触变剂在该角钉用硅酮胶中的质量分数为9～10％。

由于本申请中的技术方案使得硅酮胶本身对于二氧化硅触变剂具有较好的接受度，因此可以掺入较大量的二氧化硅触变剂，同时硅酮胶依旧具有较好的流动性。

可选的，所述高粘度硅油包括第一硅橡胶和第二硅橡胶，所述第一硅橡胶粘度为20000Cst，第二硅橡胶的粘度为80000Cst，第一硅橡胶和第二硅橡胶的重量比为(1.6～2.2)∶1。

采用第一硅橡胶和第二硅橡胶进行复配，两种高粘度硅橡胶可以使硅酮胶整体形成更加均匀稳定的结构，提高硅酮胶本身的强度和粘连性能。

可选的，所述低粘度硅油的粘度为350Cst。

350硅油的粘度于上述高粘度硅油进行配伍时效果较好，经实验发现，采用350 硅油可以使硅酮胶快速渗入角钉的缝隙中。

可选的，所述交联剂为酸性硅烷交联剂，所述催化剂为有机锡催化剂。

上述技术方案中，采用酸性硅烷交联剂和有机锡催化剂，最终形成的交联体系具有较好的强度，角钉条整体不易断裂和下垂。

可选的，所述其他助剂中，还包括占硅酮胶质量分数为0.5～2％的增强纤维，所述增强纤维的直径为100～200nm，长径比为1.5～5。

上述技术方案中，通过加入增强纤维，有助于提高硅酮胶的内聚力，使得硅酮胶在凝固后本身不易断裂，提高了硅酮胶的粘结能力。

可选的，所述纳米增强纤维为碳纤维、碳纳米管中的一种。

采用碳纤维或碳纳米管，整体柔软性较好，对于硅酮胶而言，柔软性较好的纤维可以提高硅酮胶渗入缝隙中的能力，同时在胶层固化后，纤维本身的内应力较小，因此有助于进一步提高硅酮胶的流淌性能和固化后的强度。

可选的，所述其他助剂中，还包括占硅酮胶总质量1～1.5％的液体石蜡，液体石蜡与二氧化硅触变剂在制备过程中共同加入。

通过加入液体石蜡，有助于进一步提高硅酮胶的流动性，使硅酮胶可以更快地渗入到角钉的缝隙中。液体石蜡和二氧化硅触变剂同时加入，有助于进一步起到包覆二氧化硅触变剂的效果，使整体流动性更强。而在硅酮胶流入到角钉的缝隙中后，由于缝隙中空间较小，因此液体石蜡和硅酮胶中的其他组分形成的包覆体系会被破坏，使得二氧化硅触变剂可以充分发挥其触变的效果，形成牢固的粘结结构。

可选的，所述其他助剂还包括占硅酮胶总质量1～1.5％的氧化淀粉。

在上述技术方案中，通过氧化淀粉可以进一步增强胶层的强度，使得角钉和角钉之间的粘接性能更好，形成的角钉条不易断裂。

另外，本申请还提供了上述角钉用硅酮胶的制备方法，包括如下步骤：

将高粘度硅油和低粘度硅油混合均匀，得到组分Ⅰ；

若其他助剂中含液体石蜡，则：

将二氧化硅触变剂加入到液体石蜡中，混合均匀，得到组分Ⅱ；

向组分Ⅰ中缓慢加入组分Ⅱ，并保持搅拌速度不低于500rpm，组分Ⅱ加入组分Ⅰ的时间不少于10min，加入完毕后继续充分搅拌，得到组分Ⅲ；

向组分Ⅲ中加入交联剂和其他助剂的剩余组分，充分混合后得到组分Ⅳ；

向组分Ⅳ中加入催化剂，充分混合后出料，得到角钉用硅酮胶；

若其他助剂中不含液体石蜡，则：

向组分Ⅰ中缓慢加二氧化硅触变剂，并保持搅拌速度不低于500rpm，二氧化硅触变剂加入到体系中的时间不少于10min，加入完毕后继续充分在上述技术方案中，采用了先加入二氧化硅触变剂，再加入交联剂和其他助剂，最后加入催化剂，液体石蜡与二氧化硅同时加入，且在液体石蜡加入时，先与二氧化硅触变剂混合，形成较好的包覆结构。在上述过程中，有助于使硅酮胶中的二氧化硅触变剂在体系中均匀分布，在角钉之间的缝隙中再开始发挥触变作用，进而可以添加较大量的二氧化硅触变剂，从而提高整体的强度。

综上所述，本申请包括如下至少一种有益效果：

1、在本申请中，通过高粘度硅油和低粘度硅油的复配，同时采用先加入二氧化硅触变剂，再加入交联剂、催化剂的方式，使得二氧化硅触变剂可以被均匀包覆在体系内，降低了硅酮胶在流动状态时的触变效果，使硅酮胶可以充分渗入角钉之间的缝隙中，同时可以提高二氧化硅触变剂的用量，使得硅酮胶具有更好的强度，使得粘结后的角钉条不易下垂或断裂。

2、在本申请进一步设置中，高粘度硅油通过粘度为80000的第一硅橡胶和粘度为20000的第二硅橡胶复配得到，其内部结构更加均匀，可以对二氧化硅触变剂形成更好的包覆效果。

3、在本申请进一步设置中，在体系中加入了液体石蜡，通过液体石蜡对二氧化硅触变剂的包覆效果，进一步减少了二氧化硅触变剂在体系中的出边效果，同时不影响二氧化硅触变剂在角钉和角钉之间的缝隙中发挥作用，提高了硅酮胶的流动性的同时，也保证了硅酮胶本身的强度。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

在以下实施例中，部分原料的来源、型号和规格如表1所示。

表1、原料信息表

组分	相关信息
		高粘度硅油	市售标准107硅油，产地浙江新安，各种粘度
低粘度硅油	DIMETHICONE 350二甲基硅油
		二氧化硅触变剂	卡博特气硅LM150通用型
交联剂	三乙酰基甲基硅烷
		碳纤维	先丰纳米，不同长径比和直径
碳纳米管	先丰纳米，不同长径比和直径
		液体石蜡	粘度36Cst，工业级
氧化淀粉	氧化玉米淀粉，羧基含量3％

对于以下实施例和对比例中制备得到的硅酮胶，在角钉封装中进行使用。其中，所用的角钉为12号铝合金角钉，每厘米角钉条所用的胶量为，具体参数通过如下方法进行表征：

实验1、流动性表征：在排列完成的角钉表面涂抹胶后，观察其是否能够渗入到角钉内部，并记录完全渗入的时间。

实验2、粘结强度表征：通过对不同长度的角钉条进行粘结，在室温下待硅酮胶充分固化后，拿取角钉条的一端并使角钉条整体悬空，记录角钉条不发生弯曲状态下的最大角钉条长度。该实验以0.5cm为间隔设置。

实施例1-1～1-8，均为角钉用硅酮胶，具体组分配比如表2所示。

表2、实施例1-1～1-8中硅酮胶中各组分质量分数(％)

在实施例1-1～1-8中，高粘度硅油的粘度为20000Cst，低粘度硅油的粘度为350Cst。

催化剂选用二丁基二醋酸锡，交联剂选用三乙酰基甲基硅烷。

实施例1-1～1-9的制备方法包括如下步骤：

S1、将高粘度硅油和低粘度硅油混合，以300rpm的速率搅拌3min，得到组分Ⅰ；

S2、在10min内，向组分Ⅰ中分10批均匀加入二氧化硅触变剂，加入过程中保持搅拌速度为500rpm，加入完毕后继续搅拌5min，得到组分Ⅲ；

S3、向组分Ⅲ中加入交联剂，并保持500rpm的速度搅拌，得到组分Ⅳ；

S4、向组分Ⅳ中加入催化剂，以500rpm的速度继续搅拌2min，出料，得到角钉用硅酮胶。

针对上述实施例，设置对比例如下：

对比例1，一种角钉用硅酮胶，与实施例1-6的区别在于，硅酮胶中，二氧化硅触变剂的质量分数为11％，高粘度硅油的质量分数为58.94％。

对比例2，一种角钉用硅酮胶，与实施例1-6的区别在于，硅酮胶中二氧化硅触变剂的质量分数为6％，高粘度硅油的质量分数为63.94％。

对比例3，一种角钉用硅酮胶，与实施例1-6的区别在于，用等质量的高粘度硅油替代低粘度硅油。

对比例4，一种角钉用硅酮胶，与实施例1-10的区别，制备方法具体如下：

S1、将高粘度硅油和低粘度硅油混合，以300rpm的速率搅拌3min，得到组分Ⅰ’；

S2、向组分Ⅰ中加入交联剂和催化剂，加入过程中保持搅拌速度为500rpm，加入完毕后继续搅拌5min，得到组分Ⅱ’；

S3、保持500rpm的速度搅拌，并在10min内组分Ⅱ’中均匀加入二氧化硅触变剂，加入完毕后继续搅拌5min后出料，得到硅酮胶。

对比例5，一种角钉用硅酮胶，与对比例4的区别在于，二氧化硅触变剂的质量分数为6％，高粘度硅油的质量分数为63.4％。

对实施例1-1～1-10和对比例1～4进行表征，结果如表3所示。

表3、实施例1-1～1-8及对比例1～4的表征结果

通过上述实验数据可知，在本申请中，二氧化硅触变剂的用量越多，整体的流动性越差，较难渗入到角钉的缝隙中，但是固化后强度较好，不易发生弯折。相较于对比例4和对比例5，在本申请中，通过先添加二氧化硅触变剂，搅拌均匀后再添加交联剂和催化剂，使得二氧化硅触变剂在体系内受到交联体系的限制，其触变效果减弱，而流入到角钉的缝隙中后，由于胶层厚度较小，因此二氧化硅触变剂可以使硅酮胶较好对的发挥触变效果，进而使胶层具备其应有的强度。

进一步地，在硅酮胶中，以实施例1-3为基础，设计如下实施例。

实施例2-1～2-9，一种角钉用硅酮胶，与实施例1-3的区别在于，对高粘度硅烷进行了调整，其中高粘度硅油采用第一硅橡胶和第二硅橡胶的复配，具体配比如表4所示。

表4、实施例2-1～2-9中高粘度硅油的成分配比

实施例2-10，一种角钉用硅酮胶，与实施例2-2的区别在于，低粘度硅油的的粘度为1000Cst。

对实施例2-1～2-10进行表征，结果如表5所示。

表5、实施例2-1～2-10的表征结果

通过上述实验数据可知，高粘度硅烷采用粘度为20000Cst的第一硅橡胶和粘度为80000Cst的第二硅橡胶进行组合，有助于在大幅提高强度的同时，保持较好的流动性，此处原理可能如下：硅油主要为硅氧烷结构，在不添加填料时，硅油的粘度主要取决于分子量。分子量越大，硅油分子越难渗入到角钉的缝隙中。在本申请中，采用粘度为20000和80000的组合时，一方面通过较低粘度的第一硅橡胶，使第二硅橡胶可以与低粘度硅油较好地混合，使之具有较好的流动性，这可以通过实施例2-5(无第一硅橡胶)和实施例2-7(第一硅橡胶添加过少)的实验结果看出。而流动性过小的硅酮胶无法充分渗入到角钉之间的缝隙中，进而影响了角钉条本身的牢固程度，因此在实施例2- 5中，角钉条最大长度反而变小。

同时，粘度为80000Cst的第二硅橡胶本身可以形成更为复杂的交联结构，在角钉的缝隙中，硅酮胶发生固化时，整体结构更为稳定，而粘度为50000Cst的硅橡胶则很难产生类似效应。第二硅橡胶添加量过小也会导致强度损失。因此，采用第一硅橡胶粘度为20000Cst、第二硅橡胶粘度为80000Cst，且第一硅橡胶和第二硅橡胶重量比为 (1.6～2.2)∶1的范围，更为适宜。

进一步地，以实施例2-2为基础，在体系中添加其他组分，得到如下结果。

实施例3～11，一种角钉用硅酮胶，与实施例2-2的区别在于，还添加有其他助剂，并减少与其他助剂等质量的低粘度硅油的用量。具体硅酮胶的配方如表6所示。

表5、实施例3～11中组分配比

其中，实施例6、实施例7、实施例10和实施例11中，硅酮胶的制备方法如下：

S1、将高粘度硅油和低粘度硅油混合，以300rpm的速率搅拌3min，得到组分Ⅰ；

S2、将二氧化硅触变剂加入到液体石蜡中，均匀混合，得到组分Ⅱ；

S3、在10min内，向组分Ⅰ中分10批均匀加入组分Ⅱ，加入过程中保持搅拌速度为500rpm，加入完毕后继续搅拌5min，得到组分Ⅲ；

S4、向组分Ⅲ中加入交联剂和其他助剂中的剩余组分，并保持500rpm的速度搅拌，得到组分Ⅳ；

S5、向组分Ⅳ中加入催化剂，以500rpm的速度继续搅拌2min，出料，得到角钉用硅酮胶。

其余实施例的制备方法保持不变。

在实施例3～6及实施例10～11中，增强纤维为碳纤维，增强纤维的平均直径为100nm，增强纤维的长径比为3。

实施例12，一种角钉用硅酮胶，与实施例10的区别在于，增强纤维为碳纳米管，增强纤维的平均直径为200nm，长径比为1.5。

实施例13，一种角钉用硅酮胶，与实施例10的区别在于，增强纤维的长径比为 5。

实施例14，一种角钉用硅酮胶，与实施例6的区别在于，硅酮胶的制备方法具体如下：

S1、将高粘度硅油和低粘度硅油混合，以300rpm的速率搅拌3min，得到组分Ⅰ；

S2、在10min内，向组分Ⅰ中分10批均匀加入二氧化硅触变剂，加入过程中保持搅拌速度为500rpm，加入完毕后继续搅拌5min，得到组分Ⅲ；

S3、向组分Ⅲ中加入交联剂和其他助剂，并保持500rpm的速度搅拌，得到组分Ⅳ；

S4、向组分Ⅳ中加入催化剂，以500rpm的速度继续搅拌2min，出料，得到角钉用硅酮胶。

对实施例3～14进行表征，结果如表6所示。

表6、实施例3～14的表征结果

通过上述实验数据可知，在本申请中，继续加入其他助剂有着明显的意义。其中，实施例3～5中加入了增强纤维，增强纤维的加入使硅酮胶更加粘稠，但是强度也更好。实施例6～7中加入了液体石蜡，进一步提高了硅酮胶的流动性。实施例8～9中加入了氧化淀粉，在小幅降低流动性的同时，提高了整体的粘结强度，且在该状态下，硅酮胶固化较慢，可以采用略微升温的方式进行固化，且固化后整体强度较好。

在实施例14中，液体石蜡没有先与二氧化硅触变剂进行混合，使得液体石蜡在体系中难以形成均匀包覆体系，且对于硅酮胶的粘度有一定的不良影响，原因可能在于，液体石蜡在体系中容易形成团聚体，导致胶层分层。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种角钉用硅酮胶，其特征在于，由如下质量分数组分组成：

低粘度硅油：20～30%；

二氧化硅触变剂：7～10%；

交联剂：4～6%；

催化剂：0.2～1.0‰；

其他助剂：0～5%；

余量为高粘度硅油；

其中，所述高粘度硅油的粘度为5000～80000Cst，低粘度硅油的粘度小于等于1000Cst；

该角钉用硅酮胶在制备过程中，二氧化硅触变剂先与高粘度硅油、低粘度硅油混合，再向体系中加入交联剂和催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种角钉用硅酮胶，其特征在于，所述二氧化硅触变剂在该角钉用硅酮胶中的质量分数为9～10%。

3.根据权利要求1所述的一种角钉用硅酮胶，其特征在于，所述高粘度硅油包括第一硅橡胶和第二硅橡胶，所述第一硅橡胶粘度为20000Cst，第二硅橡胶的粘度为80000Cst，第一硅橡胶和第二硅橡胶的重量比为（1.6～2.2）∶1。

4.根据权利要求3所述的一种角钉用硅酮胶，其特征在于，所述低粘度硅油的粘度为350Cst。

5.根据权利要求1所述的一种角钉用硅酮胶，其特征在于，所述交联剂为酸性硅烷交联剂，所述催化剂为有机锡催化剂。

6.根据权利要求1所述的一种角钉用硅酮胶，其特征在于，所述其他助剂中，还包括占硅酮胶质量分数为0.5～2%的增强纤维，所述增强纤维的直径为100～200nm，长径比为1.5～5。

7.根据权利要求6所述的一种角钉用硅酮胶，其特征在于，所述纳米增强纤维为碳纤维、碳纳米管中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种角钉用硅酮胶，其特征在于，所述其他助剂中，还包括占硅酮胶总质量1～1.5%的液体石蜡，液体石蜡与二氧化硅触变剂在制备过程中共同加入。

9.根据权利要求1所述的一种角钉用硅酮胶，其特征在于，所述其他助剂还包括占硅酮胶总质量1～1.5%的氧化淀粉。

10.权利要求1～9中任意一项所述的角钉用硅酮胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将高粘度硅油和低粘度硅油混合均匀，得到组分Ⅰ；

若其他助剂中含液体石蜡，则：

将二氧化硅触变剂加入到液体石蜡中，混合均匀，得到组分Ⅱ；

向组分Ⅰ中缓慢加入组分Ⅱ，并保持搅拌速度不低于500rpm，组分Ⅱ加入组分Ⅰ的时间不少于10min，加入完毕后继续充分搅拌，得到组分Ⅲ；

向组分Ⅲ中加入交联剂和其他助剂的剩余组分，充分混合后得到组分Ⅳ；

向组分Ⅳ中加入催化剂，充分混合后出料，得到角钉用硅酮胶；

若其他助剂中不含液体石蜡，则：

向组分Ⅰ中缓慢加二氧化硅触变剂，并保持搅拌速度不低于500rpm，二氧化硅触变剂加入到体系中的时间不少于10min，加入完毕后继续充分搅拌，得到组分Ⅲ；

向组分Ⅲ中加入交联剂和其他助剂，充分混合后得到组分Ⅳ；

向组分Ⅳ中加入催化剂，充分混合后出料，得到角钉用硅酮胶。