CN113881231A - 一种热塑性增强硅胶颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热塑性增强硅胶颗粒及其制备方法和应用,按照重量份数,包含以下组分:硅橡胶80‑100份、改性补强填充剂20‑70份、硫化剂0.2‑1.2份、硅烷偶联剂5‑10份、相容剂2‑6份、结构控制剂1‑5份、抗菌防霉剂1‑3份、催化剂0.5‑5份。本申请提升了热塑性硅胶材料的拉伸强度和撕裂强度,克服了传统PVC材料稳定性和密封性不佳等问题,使热塑性硅胶材料在冰箱密封行业的大规模应用成为可能。
Description
技术领域
本发明属于热塑性硅胶技术领域,涉及一种热塑性增强硅胶颗粒及其制备方法和应用。
技术背景
橡胶是一类性能优良的多用途密封弹性体。根据应用环境及服役工况的不同,密封构件所用橡胶基体的类型也存在很大的差异。
冰箱门封条是一种用来密封冰箱门体和箱体的配件,大部分冰箱门封条是由聚氯乙烯(PVC)外套和磁性胶条组成,但是PVC的回弹性较差,门封冬季容易变硬,当温度低于-20℃时就易变脆,导致冰箱的密封性能变差,进而使冰箱的保温效果降低。热塑性硅胶相比PVC材料,具有触感丝滑,回弹性佳,耐低温(-70℃),耐磨和不沾灰等优异特质,但硅橡胶的拉伸强度和撕裂强度偏低,耐酸碱性较差,因此,热塑性硅胶在冰箱密封条市场的应用受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种热塑性增强硅胶颗粒及其制备方法和应用,以提升热塑性硅胶材料的拉伸强度和撕裂强度,克服传统PVC材料稳定性和密封性不佳等问题,使热塑性硅胶材料在冰箱密封行业的大规模应用成为可能。为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种热塑性增强硅胶颗粒,按照重量份数,包含以下组分:硅橡胶80-100份、改性补强填充剂20-70份、硫化剂0.2-1.2份、硅烷偶联剂5-10份、相容剂2-6份、结构控制剂1-5份、抗菌防霉剂1-3份、催化剂0.5-5份。
优选地,所述改性补强填充剂包括粒径在100-200μm的细粒子炭黑和改性白炭黑,所述改性白炭黑所用改性剂为芳香族环氧改性剂E51。
优选地,所述细粒子炭黑和改性白炭黑的重量比例为(1~3):(3~1)。
优选地,所述硫化剂为2,4-二氯过氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰过氧)基己烷、过苯甲酸叔丁酯和过氧化苯甲酰中的一种或两种。
优选地,所述相容剂为乙烯基-三乙氧基硅烷接枝乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯甲基丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷-聚乙二醇、硅油、聚缩水甘油酯和聚烯烃接枝物中的一种或两种。
优选地,所述结构控制剂为二苯基硅二醇、甲基苯基二乙氧基硅烷和分子量在3000~4500以内的小分子羟基硅油类化合物中的一种。
1、根据权利要求1所述的热塑性增强硅胶颗粒,其特征在于,所述硅烷偶联剂为六甲基二硅氮烷、六甲基乙基硅氮烷、三甲基乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷中的一种。
2、根据权利要求1-7任一所述的热塑性增强硅胶颗粒,其特征在于,所述硅橡胶为甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶和腈基硅橡胶的一种或多种。
另,本申请还提供一种制备如上述的热塑性增强硅胶颗粒的方法,将硅橡胶、改性补强填充剂、硫化剂、硅烷偶联剂、相容剂、结构控制剂、抗菌防霉剂、催化剂按照配方用量和比例称量混合均匀后在开炼机上薄通4-5次,烘箱热处理后室温下返炼,加入硫化剂薄通,停放过夜后,再返炼出片,将片材剪切粉碎得到热塑性增强硅胶颗粒。
本申请还提供如上述的热塑性增强硅胶颗粒在制冷设备门封中的应用。
本发明的有益效果:
1、本发明提出一种热塑性增强硅胶门封条材料,所使用的补强填充剂通过芳香族环氧改性剂改性处理,与白炭黑的改性反应过程中,所使用的高分子界面改性剂的分子主链能够在引入较多极性环氧基团的同时保持基本的主链结构,提高了白炭黑与基体之间的相容性,达到较好的界面改性效果;另外,苯环的引入增强了材料的刚性和耐酸碱性;同时,所选用的硅烷偶联剂-SiX3不仅自身与硅羟基相互结合,硅胶链上引入的环氧基团也会与硅烷偶联剂-SiX3基团开环反应,增强了硅胶的拉伸强度、撕裂强度和耐酸碱性,并且本发明的门封条具有良好的抗紫外性能、耐热性和耐低温性。
2、使用本申请的热塑性增强硅胶颗粒生产的门封,热导率明显下降,是正常PVC的30%,提高了门封的隔热保温效果,热塑性增强硅胶门封,冰箱的降温速度加快32%,停止运行后的升温速度比正常PVC的慢21%,整机能耗降低17%。
3、本申请热塑性增强硅胶颗粒制备的密封条回弹性好,密封性优越,制品表面有丝滑的触感,抗变形能力强,制品不易发黏和粘灰,便于清洁。低温试验处理后,硬度为实验前的102%,耐低温性能优异。
4、本申请的热塑性增强硅胶材料的拉伸强度相比PVC材料增强50%,撕裂强度增强45%,耐酸碱性实验后,对比正常PVC,热塑性增强硅胶材料的力学性能下降幅度小。
具体实施方式
实施例1
一种热塑性增强硅胶颗粒,按照重量份数,包含以下组分:硅橡胶80份、改性补强填充剂20份、硫化剂0.2份、硅烷偶联剂5份、相容剂2份、结构控制剂1份、抗菌防霉剂1份、催化剂0.5份。
改性补强填充剂包括细粒子炭黑和改性白炭黑,细粒子炭黑和改性白炭黑的重量比例为3:1,所述改性白炭黑所用改性剂为芳香族环氧改性剂E51。该白炭黑通过化学湿法改性,即将芳香族环氧改性剂E51投入到由硅酸钠和硫酸反应制备的纳米二氧化硅的悬浮液中,在65-75℃温度条件下发生反应,然后通过洗涤、干燥、粉碎得到改性白炭黑。
硫化剂为2,4-二氯过氧化苯甲酰。
催化剂为辛酸亚锡。
相容剂为乙烯基-三乙氧基硅烷接枝乙烯-醋酸乙烯酯。
结构控制剂为二苯基硅二醇。
硅烷偶联剂为六甲基二硅氮烷。
硅橡胶为甲基硅橡胶。
一种制备如上述的热塑性增强硅胶颗粒的方法,将硅橡胶、改性补强填充剂、硫化剂、硅烷偶联剂、相容剂、结构控制剂、抗菌防霉剂、催化剂按照配方用量和比例称量混合均匀后在开炼机上薄通4次,烘箱热处理后室温下返炼,加入硫化剂薄通,停放过夜后,再返炼出片,混炼时间为30min,将片材剪切粉碎得到热塑性增强硅胶颗粒。
实施例2
一种热塑性增强硅胶颗粒,按照重量份数,包含以下组分:硅橡胶90份、改性补强填充剂30份、硫化剂0.4份、硅烷偶联剂6份、相容剂3份、结构控制剂2份、抗菌防霉剂1.5份、催化剂1份。
改性补强填充剂包括细粒子炭黑和改性白炭黑,细粒子炭黑和改性白炭黑的重量比例为2:1,所述改性白炭黑所用改性剂为芳香族环氧改性剂E51。
硫化剂为有机过氧化物,本实施例使用
硫化剂的是2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰过氧)基己烷。
催化剂为二月硅酸二丁基锡。
相容剂为乙烯甲基丙烯酸酯。
结构控制剂为甲基苯基二乙氧基硅烷。
硅烷偶联剂为六甲基乙基硅氮烷。
硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶。
其余同实施例1。
实施例3
一种热塑性增强硅胶颗粒,按照重量份数,包含以下组分:硅橡胶90份、改性补强填充剂40份、硫化剂0.8份、硅烷偶联剂8份、相容剂4份、结构控制剂3份、抗菌防霉剂2份、催化剂2份。
改性补强填充剂包括细粒子炭黑和改性白炭黑,细粒子炭黑和改性白炭黑的重量比例为1:1,所述改性白炭黑所用改性剂为芳香族环氧改性剂E51。
硫化剂为过苯甲酸叔丁酯。
催化剂为辛酸亚锡和二月硅酸二丁基锡。
相容剂为聚二甲基硅氧烷-聚乙二醇。
结构控制剂为低分子羟基硅油类化合物。
硅烷偶联剂为三甲基乙氧基硅烷。
硅橡胶为甲基乙烯基苯基硅橡胶。
其余同实施例1。
实施例4
一种热塑性增强硅胶颗粒,按照重量份数,包含以下组分:硅橡胶85份、改性补强填充剂50份、硫化剂0.7份、硅烷偶联剂8份、相容剂5份、结构控制剂4份、抗菌防霉剂2份、催化剂3份。
改性补强填充剂包括细粒子炭黑和改性白炭黑,细粒子炭黑和改性白炭黑的重量比例为1:2,所述改性白炭黑所用改性剂为芳香族环氧改性剂E51。
硫化剂为过氧化苯甲酰。
催化剂为辛酸亚锡。
相容剂为硅油和聚缩水甘油酯。
结构控制剂为二苯基硅二醇。
硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷。
硅橡胶为腈基硅橡胶的一种或多种。
其余同实施例1。
实施例5
一种热塑性增强硅胶颗粒,按照重量份数,包含以下组分:硅橡胶100份、改性补强填充剂60份、硫化剂0.9份、硅烷偶联剂9份、相容剂5份、结构控制剂4份、抗菌防霉剂3份、催化剂4份。
改性补强填充剂包括细粒子炭黑和改性白炭黑,细粒子炭黑和改性白炭黑的重量比例为1:3,所述改性白炭黑所用改性剂为芳香族环氧改性剂E51。
硫化剂为2,4-二氯过氧化苯甲酰和过苯甲酸叔丁酯。
催化剂为二月硅酸二丁基锡。
相容剂为聚缩水甘油酯和聚烯烃接枝物。
结构控制剂为甲基苯基二乙氧基硅烷。
硅烷偶联剂为六甲基乙基硅氮烷。
硅橡胶为甲基硅橡胶和甲基乙烯基硅橡胶。
其余同实施例1。
实施例6
一种热塑性增强硅胶颗粒,按照重量份数,包含以下组分:硅橡胶100份、改性补强填充剂70份、硫化剂1.2份、硅烷偶联剂10份、相容剂6份、结构控制剂5份、抗菌防霉剂3份、催化剂5份。
改性补强填充剂包括细粒子炭黑和改性白炭黑,细粒子炭黑和改性白炭黑的重量比例为2:3,所述改性白炭黑所用改性剂为芳香族环氧改性剂E51。
硫化剂为2,4-二氯过氧化苯甲酰和过氧化苯甲酰。
催化剂为辛酸亚锡和二月硅酸二丁基锡。
相容剂为聚缩水甘油酯和聚烯烃接枝物。
结构控制剂为二苯基硅二醇。
硅烷偶联剂为六甲基二硅氮烷和甲基三甲氧基硅烷。
硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶和腈基硅橡胶。
其余同实施例1。
实施例7
如上述实施例1-6制备的热塑性增强硅胶颗粒在制冷设备门封上的应用。既使用上述热塑性增强硅胶颗粒进行挤出成型,得到制冷设备门封条。
对照组1
门封条原料为传统的PVC材料。
对照组2
门封条原料为传统硅胶颗粒,配方组分为:硅橡胶90份、补强填充剂40份、硫化剂0.8份、硅烷偶联剂8份、相容剂4份、结构控制剂3份、抗菌防霉剂2份、催化剂2份。
补强填充剂为细粒子炭黑。
硫化剂为过苯甲酸叔丁酯。
催化剂为辛酸亚锡和二月硅酸二丁基锡。
相容剂为聚二甲基硅氧烷-聚乙二醇。
结构控制剂为低分子羟基硅油类化合物。
硅烷偶联剂为三甲基乙氧基硅烷。
硅橡胶为甲基乙烯基苯基硅橡胶。
其余同实施例1。
对照组3
门封条原料为传统硅胶颗粒,配方组分为:硅橡胶90份、改性补强填充剂40份、硫化剂0.8份、硅烷偶联剂8份、相容剂4份、结构控制剂3份、抗菌防霉剂2份、催化剂2份。
改性补强填充剂包括细粒子炭黑和改性白炭黑,所述改性白炭黑所用改性剂为芳香族环氧改性剂E51。
硫化剂为过苯甲酸叔丁酯。
催化剂为辛酸亚锡和二月硅酸二丁基锡。
相容剂为聚二甲基硅氧烷-聚乙二醇。
结构控制剂为低分子羟基硅油类化合物。
硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。
硅橡胶为甲基乙烯基苯基硅橡胶。
其余同实施例1。
使用实施例1-6及对照组1-3为原料制备门封条,对门封条进行性能测试,测试如下表1:
表1
从上表可以看出,本申请实施例1-6的门封条热导率明显下降,拉伸性能和撕裂性能均得到明显改善。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种热塑性增强硅胶颗粒,其特征在于,按照重量份数,包含以下组分:硅橡胶80-100份、改性补强填充剂20-70份、硫化剂0.2-1.2份、硅烷偶联剂5-10份、相容剂2-6份、结构控制剂1-5份、抗菌防霉剂1-3份、催化剂0.5-5份。
2.根据权利要求1所述的热塑性增强硅胶颗粒,其特征在于,所述改性补强填充剂包括粒径在100-200μm的细粒子炭黑和改性白炭黑,所述改性白炭黑所用改性剂为芳香族环氧改性剂E51。
3.根据权利要求2所述的热塑性增强硅胶颗粒,其特征在于,所述细粒子炭黑和改性白炭黑的重量比例为(1~3):(3~1)。
4.根据权利要求1所述的热塑性增强硅胶颗粒,其特征在于,所述硫化剂为2,4-二氯过氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰过氧)基己烷、过苯甲酸叔丁酯和过氧化苯甲酰中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的热塑性增强硅胶颗粒,其特征在于,所述相容剂为乙烯基-三乙氧基硅烷接枝乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯甲基丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷-聚乙二醇、硅油、聚缩水甘油酯和聚烯烃接枝物中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的热塑性增强硅胶颗粒,其特征在于,所述结构控制剂为二苯基硅二醇、甲基苯基二乙氧基硅烷和分子量在3000~4500以内的小分子羟基硅油类化合物中的一种。
7.根据权利要求1所述的热塑性增强硅胶颗粒,其特征在于,所述硅烷偶联剂为六甲基二硅氮烷、六甲基乙基硅氮烷、三甲基乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷中的一种。
8.根据权利要求1-7任一所述的热塑性增强硅胶颗粒,其特征在于,所述硅橡胶为甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶和腈基硅橡胶的一种或多种。
9.一种制备如权利要求1-8任一所述的热塑性增强硅胶颗粒的方法,其特征在于,将硅橡胶、改性补强填充剂、硫化剂、硅烷偶联剂、相容剂、结构控制剂、抗菌防霉剂、催化剂按照配方用量和比例称量混合均匀后在开炼机上薄通4-5次,烘箱热处理后室温下返炼,加入硫化剂薄通,停放过夜后,再返炼出片,将片材剪切粉碎得到热塑性增强硅胶颗粒。
10.如权利要求1-8任一所述的热塑性增强硅胶颗粒在制冷设备门封中的应用。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20220104 |