CN114380940A - 丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法及交联方法 - Google Patents

丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法及交联方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法及交联方法包括以下步骤：将丙烯酸酯、硅烷和引发剂分别按质量比为90‑98％、2‑10％和0.01‑1％配比放入到反应器中加热搅拌，逐渐升温反应器进行本体聚合反应；当溶液开始变稠则停止继续加热，利用预热反应，当溶液出现爆聚后立即卸下热源，停止反应。本发明目的是用丙烯酸酯作为主单位，硅烷作为硫化点单体，用本体聚合方法产生二元共聚物，产品纯净，不污染环境，没有其他聚合法有溶液需要回收处理。本体聚合得到的线性二元共聚物浸泡在酸性水溶液中即可交联(也称硫化)成体型结构，简单、清洁、交联度高，可达96％以上，耐热老化性能好。

Description

丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法及交联方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体为丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法及交联方法。
背景技术
丙烯酸酯橡胶(以下简称ACM)是以丙烯酸酯为主单体经共聚而得的弹性体，其主链为饱和碳链，侧基为极性酯基。由于特殊结构赋予其许多优异的特点，如：耐热、耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外线等，ACM被广泛应用于各种高温、耐油环境中，成为近年来汽车工业着重开发推广的一种密封材料，特别是用于汽车的耐高温油封、曲轴、阀杆、汽缸垫、液压输油管等，国内需求几乎全部依赖进口。
ACM的合成常见的方法有三种：溶液聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法。
ACM的共聚单体可分为主单体、低温耐油单体和硫化点单体等三类单体。主单体与硫化点单体聚合成普通型橡胶；主单体、低温耐油单体和硫化点单体聚合成耐低温型橡胶。
现有技术硫化点的丙烯酸酯橡胶硫化体系，有的耐热老化性不佳，有的需要二次硫化，有的工艺性较差，会粘模，对模具蚀性较大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法及交联方法，具有简单、清洁和交联度高的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法及交联方法，包括以下步骤：
S1、将丙烯酸酯、硅烷和引发剂分别按质量比为90-98％、2-10％和0.01-1％配比放入到反应器中加热搅拌，逐渐升温反应器进行本体聚合反应；
S2、当溶液开始变稠则停止继续加热，利用预热反应，当溶液出现爆聚后立即卸下热源，停止反应；
S3、将反应物取出后在60-100℃温度范围内进行2-10小时的真空干燥处理得到丙烯酸酯和硅烷的二元共聚物；
S4、将丙烯酸酯和硅烷的二元共聚物浸泡在PH值3-5的酸性溶液中，在60-100℃温度环境下交联6-20小时，可将丙烯酸酯和硅烷本体聚合后形成的二元共聚物为线性大分子形成网状结构。
优选的，反应器的升温速度为0.1-5.0℃/min。
优选的，所述丙烯酸酯包含并选择其中一种：丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯。
优选的，所述硅烷包含并选择其中一种：乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
优选的，所述引发剂包含并选择一种：偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明目的是用丙烯酸酯作为主单位，硅烷作为硫化点单体，用本体聚合方法产生二元共聚物，产品纯净，不污染环境，没有其他聚合法有溶液需要回收处理。本体聚合得到的线性二元共聚物浸泡在酸性水溶液中即可交联(也称硫化)成体型结构，简单、清洁、交联度高，可达96％以上，耐热老化性能好。
具体实施方式
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法及交联方法。
其中，丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法为：将丙烯酸酯、硅烷、引发剂按一定配比放入反应器加热搅拌，按一定升温速度进行本体聚合反应，当溶液开始变稠，停止加热，当溶液出现爆聚，马上卸掉热源，停止反应。将反应物取出，进行一定温度一定时间抽真空干燥处理，得到丙烯酸酯和硅烷的二元共聚物。
其中：丙烯酸酯包含丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯；
硅烷包含乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷；
引发剂包含偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯。
其中，参与反应的物质按照物质的量配如下：
丙烯酸酯90-98％；
硅烷2-10％；
引发剂0.01-1％；
升温速度：0.1-5.0℃/min；
其中，真空干燥处理的条件为：温度60-100℃，时间2-10小时。
其中，丙烯酸酯和硅烷本体聚合后的交联反应的方法为：
将丙烯酸酯和硅烷的二元共聚物浸泡酸性溶液中一定温度一定时间进行交联，交联度达96％以上。
其中，反应的条件为：溶液PH：3-5；
温度：60-100℃；
时间：6-20小时。
具体的聚合以及交联反应的原理为：丙烯酸酯和硅烷进行自由基本体聚合，生成二元共聚物，其中硅烷作为交联点，当共聚物浸泡在酸性溶液中，硅氧烷水解产生的硅醇发生自缩合反应，从而使聚合物由线性结构变成体型网状结构，经交联度测试，达96％以上，提升了聚合物的热老化性能。
实施例：
试验为丙烯酸乙酯、乙烯基三甲氧基硅烷、偶氮二异丁腈按物质的量比为(95％：5％：0.5‰)的配比进行本体聚合反应的试验
将丙烯酸乙酯、乙烯基三甲氧基硅烷和引发剂共混后加热进行自由基本体反应，加热速度1℃/min，当温度达到84℃，溶液变稠，停止加热，当溶液出现爆聚，马上卸掉热源，停止反应；
将反应物取出，再放入真空烘箱100℃4小时，得到二元共聚物，交联度为0。
再将二元共聚物浸泡在85℃PH4溶液中浸泡12小时，经测定交联度达到99.3％。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法及交联方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将丙烯酸酯、硅烷和引发剂分别按质量比为90-98％、2-10％和0.01-1％配比放入到反应器中加热搅拌，逐渐升温反应器进行本体聚合反应；
S2、当溶液开始变稠则停止继续加热，利用预热反应，当溶液出现爆聚后立即卸下热源，停止反应；
S3、将反应物取出后在60-100℃温度范围内进行2-10小时的真空干燥处理得到丙烯酸酯和硅烷的二元共聚物；
S4、将丙烯酸酯和硅烷的二元共聚物浸泡在PH值3-5的酸性溶液中，在60-100℃温度环境下交联6-20小时，可将丙烯酸酯和硅烷本体聚合后形成的二元共聚物为线性大分子形成网状结构。
2.根据权利要求1所述的丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法及交联方法，其特征在于：反应器的升温速度为0.1-5.0℃/min。
3.根据权利要求1所述的丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法及交联方法，其特征在于：所述丙烯酸酯包含并选择其中一种：丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯。
4.根据权利要求1所述的丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法及交联方法，其特征在于：所述硅烷包含并选择其中一种：乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的丙烯酸酯和硅烷二元共聚物的本体聚合方法及交联方法，其特征在于：所述引发剂包含并选择一种：偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯。
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