CN115181273B - 一种脱醇型室温硫化硅橡胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及硅橡胶领域，尤其涉及一种脱醇型室温硫化硅橡胶及其制备方法，所述脱醇型室温硫化硅橡胶，其是由包括以下组分的原料构成：α，ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、补强填料、交联剂、硅烷偶联剂、有机锡催化剂以及助催化剂。本发明为脱醇型室温硫化硅橡胶中加入一定量的助催化剂，能够有效平衡羟基封端的聚二甲基硅氧烷的反应活性与有机锡催化剂之间的催化活性，使得在室温硫化硅橡胶成型的过程中不会产生粘度高峰。
Description
技术领域
本发明涉及硅橡胶领域，尤其涉及一种脱醇型室温硫化硅橡胶及其制备方法。
背景技术
传统的单组份脱醇型室温硫化硅橡胶其基础胶一般都是采用羟基封端的聚二甲基硅氧烷，多烷氧基硅烷作为交联剂，搭配钛酸酯及其螯合物作为催化剂，再加入偶联剂，补强填料等等制备获得。
而另一种制备单组份脱醇型室温硫化硅橡胶方法是通过采用烷氧基封端聚二甲基硅氧烷为基胶，制备得到，如专利CN105176482,CN105368063,CN105950099。
然而针对上述第一种制备方法，由于羟基封端的聚二甲基硅氧烷中的端羟基活性太高，在生产过程中加入钛酸酯类催化剂时，不可避免地会出现粘度高峰，导致胶料粘度快速增稠，带来高能耗，高阻力等问题，从而影响生产。
而针对上述第二种制备方法，由于其基胶中采用了烷氧基封端，因此其反应活性相对会下降，使得在生产过程中不会出现粘度高峰，但是烷氧基封端基胶制备方法较为困难，导致采用这种方法制备得到的室温硫化硅橡胶的成本较高。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的采用羟基封端的聚二甲基硅氧烷在制备脱醇型室温硫化胶制备中会出现粘度高峰的问题，因此提供了一种脱醇型室温硫化硅橡胶及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明首先提供了一种助催化剂，包括呈线性、支化或者超支化的聚合物链段；
以及位于聚合物链段端基处的烷氧基金属链段。
如上文所述，现有技术中以羟基封端的聚二甲基硅氧烷作为原料制备脱醇型室温硫化硅橡胶容易产生粘度高峰，究其原因在于：羟基封端的聚二甲基硅氧烷的反应活性与钛酸酯类催化剂之间的催化活性之间不匹配，导致在室温硫化硅橡胶成型的过程中整体反应活性过高，导致在反应过程中容易产生粘度高峰。
因此，本申请人在针对上述问题提出解决方案的过程中发现在不改变羟基封端的聚二甲基硅氧烷作为原料的前提下，适当选择采用低活性的催化剂(例如有机锡催化剂)可以在很大程度上减少粘度高峰的出现，然而若采用低活性的催化剂则会导致室温硫化硅橡胶在使用过程中的固化速率降低，导致密封胶的表干时间过长。
本发明申请人在日常的实践中发现：在以有机锡催化剂作为催化剂的室温硫化硅橡胶中，加入一定量的烷氧基金属化合物，能够有效促进有机锡催化剂的催化效果，从而有效解决密封胶的表干时间过长的问题。但是现有技术中向室温硫化硅橡胶中添加的烷氧基金属化合物通常为小分子烷氧基金属化合物，通常其反应活性较强，因此只需要较少量的小分子烷氧基金属化合物即可促进有机锡催化剂的催化效果，但是由于所需的量较少，导致其添加量难以控制，同时还存在难以将小分子的烷氧基金属化合物与室温硫化硅橡胶其他组分均匀混合的问题，进而导致室温硫化硅橡胶在制备过程中各个部分的反应程度不同，不利于形成质量均一的室温硫化硅橡胶。
本发明针对上述问题创新性的提供了一种新的解决方案，本发明中提供了一种具有新型结构的烷氧基金属化合物，其与现有的小分子烷氧基金属化合物不同之处在于，本发明中所述的这种烷氧基金属化合物其在分子结构中引入了聚合物链段，因此其分子中的有机金属结构能够被聚合物链段所屏蔽，因此在一定程度上降低了有机金属结构的反应活性，使得其能够在提升有机锡催化剂的催化效果的同时，还能够防止反应活性过强，从而使得在室温硫化硅橡胶的生产过程中不会出现粘度高峰，避免了因为粘度高峰而带来的高能耗，高阻力以及生产效率降低的问题。
此外，本发明中由于在烷氧基金属化合物中含有一定的聚合物链段，由于其分子量较大，因此其在一定程度上即对烷氧基金属化合物中的有机金属结构起到了一定的稀释作用，因此在添加到室温硫化硅橡胶中后，其相对添加量可以适当加大。因此当本发明中的烷氧基金属化合物添加量增加后其室温硫化硅橡胶其他组分之间也更加容易混合均匀，从而使得得到的室温硫化硅橡胶的各个部分的质量能够保持均一。
最后，现有技术中采用小分子烷氧基金属化合物在反应过程中羟基封端的聚二甲基硅氧烷与小分子烷氧基金属化合物中的烷氧基反应，从而将羟基封端的聚二甲基硅氧烷与金属原子相互交联，并且在交联过程中脱除小分子的醇。而本发明中的助催化剂在交联过程中聚合物链段在与有机金属断裂时则会形成聚合物多元醇，这一部分的聚合物多元醇不会从室温硫化胶中脱除，反而会留在室温硫化胶中继续与羟基封端的聚二甲基硅氧烷反应，从而将聚合物链段引入到室温硫化硅橡胶中，从而对室温硫化硅橡胶起到补强的作用，提升了室温硫化硅橡胶的粘结强度。
作为优选，所述助催化剂其包含如下面化学式1的烷氧基金属化合物：
<化学式1>：
其中：
M选自镁、铝、锌、钛中的至少一种金属元素；
R1选自C1至C4的烷基；
R2选自线性、支化或者超支化的聚合物链段；
n为≥1的整数；
m为2～4的整数，即金属元素的价态数；
q为聚合物链段的端基数量与m的比值。
作为优选，所述聚合物链段中包含有聚硅氧烷链段。
本发明中的助催化剂其聚合物链段中包含有聚硅氧烷链段，由于聚硅氧烷链段的柔性较高，因此能够使得得到的带有聚合物链段的烷氧基金属化合物能够保持为液体状态，从而使得本发明中的助催化剂能够更好地与室温硫化硅橡胶中的其余组分相混合。
作为优选，所述聚合物链段中包含有聚硅氧烷链段还掺杂有含磷元素的结构单元。
现有技术中的室温硫化硅橡胶由于硅氧键的极性较低，因此导致其与其他物体之间的粘结稳定性较差，导致在长久的日晒过程中光伏组件存在粘结性能下降，导致分解脱离的问题。因此，本优选技术方案中创造性的在助催化剂中掺杂有含磷元素，因而能够有效提升硅酮密封胶的极性，相较于现有技术中无磷元素的室温硫化硅橡胶，从而能够进一步提升室温硫化硅橡胶的粘结性、力学性能以及耐老化性能。
第二方面，本发明其次提供了一种脱醇型室温硫化硅橡胶，
其是由包括以下组分的原料构成：α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、补强填料、交联剂、硅烷偶联剂以及有机锡催化剂；
还包括如上所述的助催化剂。
作为优选，所述交联剂包括第一交联剂以及第二交联剂；
所述第一交联剂选自甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中至少一种或两种的混合物；所述第二交联剂包括呈线性的聚硅氧烷链段，所述聚硅氧烷链段端基处至少包含两个烷氧基。
本发明中的交联剂包括由小分子组成的第一交联剂以及包含有聚硅氧烷链段的聚合物组成的第二交联剂。其中第一交联剂由于分子量较小因此其能够在硫化硅橡胶成型的过程中起到稀释剂的作用，从而降低整体室温硫化硅橡胶物料的粘度，使得室温硫化硅橡胶在成型过程中各组分之间能够更好的混合，并且能够使得其具有良好的挤出性能。而第二交联剂的加入则能够使得室温硫化硅橡胶在固化后使得第二交联剂中的聚硅氧烷链段能够作为增强链段，提升了室温硫化硅橡胶的各项力学性能。
作为优选，所述第二交联剂中的聚硅氧烷链段与含磷元素的结构单元化学键合。
第二交联剂中同样含有含磷元素的结构单元，其同样具有提高室温硫化硅橡胶极性的作用，从而提升了其粘结稳定性、力学性能以及耐老化性能。
作为优选，所述硅烷偶联剂为γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种组合；
所述补强填料包括气相白炭黑、碳酸钙、硅微粉中至少一种或两种以上填料的混合；
所述有机锡催化剂为二丁基二醋酸锡、二丁基二月桂酸锡、螯合锡中的任意一种或多种的组合。
第三方面，本发明还提供了一种用于制备上述脱醇型室温硫化硅橡胶的方法，包括以下步骤：
(1)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油和补强填料置于真空搅拌釜中，搅拌均匀，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入助催化剂以及交联剂，继续搅拌直至混合均匀，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入硅烷偶联剂以及有机锡催化剂，混合均匀后脱泡，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
作为优选，所述步骤(1)中搅拌温度为130℃～170℃，真空搅拌釜的真空度为-0.09～-0.1MPa，搅拌时间为2～4小时；
所述步骤(2)中搅拌温度≤40℃，真空搅拌釜的真空度为-0.09～-0.1MPa，搅拌时间≤60min；所述步骤(3)中真空搅拌釜的真空度为-0.09～-0.1MPa，搅拌时间30～60min。
因此，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明为脱醇型室温硫化硅橡胶中加入一定量的助催化剂，能够有效平衡羟基封端的聚二甲基硅氧烷的反应活性与有机锡催化剂之间的催化活性，使得在室温硫化硅橡胶成型的过程中不会产生粘度高峰；
(2)通过本发明制备得到的脱醇型室温硫化硅橡胶其具有较高的力学性能；
(3)通过引入含磷元素的结构单元，从而增强了脱醇型室温硫化硅橡胶的极性，有效提升了与基材之间的粘结性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
【助催化剂的制备】
助催化剂A1:
(1)氮气保护下，将10g端含氢硅油(含氢值(wt％)为0.1％)以及0.1g卡斯特催化剂溶于50ml甲苯中，然后向其中加入1.16g(10mmol)丙烯酸羟乙酯，85℃搅拌反应8h，得到中间产物(a)，其制备方法如下式(1)所示：
(2)氮气保护下，将步骤(1)中制备得到的中间产物(a)溶于100ml甲苯中，然后向其中加入0.64g(5mmol)甲醇锌，回流反应3h，然后分馏蒸除生成的甲醇以及溶剂甲苯，冷却得到液态的助催化剂A1，其制备方法如下式(2)所示：
助催化剂A2:
(1)氮气保护下，将10g端含氢硅油(含氢值(wt％)为0.1％)以及0.1g卡斯特催化剂溶于50ml甲苯中，然后向其中加入1.16g(10mmol)丙烯酸羟乙酯，85℃搅拌反应8h，得到中间产物(a)。
(2)氮气保护下，将步骤(1)中制备得到的中间产物(a)溶于100ml甲苯中，然后向其中加入0.67g(3.3mmol)异丙醇铝，回流反应3h，然后分馏蒸除生成的异丙醇以及溶剂甲苯，冷却得到液态的助催化剂A2。
助催化剂A3:
(1)氮气保护下，将10g端含氢硅油(含氢值(wt％)为0.1％)以及0.1g卡斯特催化剂溶于50ml甲苯中，然后向其中加入1.16g(10mmol)丙烯酸羟乙酯，85℃搅拌反应8h，得到中间产物(a)。
(2)氮气保护下，将步骤(1)中制备得到的中间产物(a)溶于100ml甲苯中，然后向其中加入0.43g(5mmol)甲醇镁，回流反应3h，然后分馏蒸除生成的甲醇以及溶剂甲苯，冷却得到液态的助催化剂A3。
助催化剂A4:
(1)氮气保护下，将10g端含氢硅油(含氢值(wt％)为0.1％)以及0.1g卡斯特催化剂溶于50ml甲苯中，然后向其中加入1.16g(10mmol)丙烯酸羟乙酯，85℃搅拌反应8h，得到中间产物(a)。
(2)氮气保护下，将步骤(1)中制备得到的中间产物(a)溶于100ml甲苯中，然后向其中加入0.71g(2.5mmol)钛酸四异丙酯，回流反应3h，然后分馏蒸除生成的异丙醇以及溶剂甲苯，冷却得到液态的助催化剂A4。
助催化剂A5:
(1)氮气保护下，取1.36g(10mmol)甲基三甲氧基硅烷以及2.82g(30mmol)二甲基氯硅烷溶于50ml甲苯中，并向其中加入0.1g三氯化铁，50℃搅拌反应8h，反应结束后向其中加入1g活性炭，搅拌1h以吸附三氯化铁，过滤，将蒸出滤液中的甲苯，得到，得到中间产物(b)，其制备方法如下式(3)所示：
(2)氮气保护下，取2.68g(10mmol)中间产物(b)、5.58g(30mmol)1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、4.02g(30mmol)四甲基二硅氧烷溶于100ml甲苯中，然后加入10mg卡斯特催化剂，95℃反应3h后得到中间产物(c)，然后再加入3.48g(30mmol)丙烯酸羟乙酯，继续反应8h，得到中间产物(d)，其制备方法如下式(3)所示：
(3)氮气保护下，将步骤(2)中制备得到的中间产物(d)溶于100ml甲苯中，然后向其中加入2.04g(10mmol)异丙醇铝，回流反应5h，然后分馏蒸除生成的异丙醇以及溶剂甲苯，冷却得到液态的助催化剂A5。
助催化剂A6:
(1)氮气保护下，2.24g(10mmol)三羟丙基氧化磷以及3.03g(30mol)三乙胺溶于50ml二氯甲烷中，然后在-10℃条件下，向其中滴加2.84g(30mol)二甲基氯硅烷与20ml二氯甲烷中的混合液，1小时内滴加完毕，然后升温至室温继续反应3h，过滤除去生成的盐酸三乙胺盐，有机相经过水洗后，蒸发去除二氯甲烷，得到中间产物(E)。
其反应示意式如下式(5)所示：
(2)氮气保护下，取3.98g(10mmol)中间产物(E)、5.58g(30mmol)1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、4.02g(30mmol)四甲基二硅氧烷溶于100ml甲苯中，然后加入10mg卡斯特催化剂，95℃反应3h后得到中间产物(F)，然后再加入3.48g(30mmol)丙烯酸羟乙酯，继续反应8h，得到中间产物(G)，其制备方法如下式(6)所示：
(3)氮气保护下，将步骤(2)中制备得到的中间产物(d)溶于100ml甲苯中，然后向其中加入2.04g(10mmol)异丙醇铝，回流反应5h，然后分馏蒸除生成的异丙醇以及溶剂甲苯，冷却得到液态的助催化剂A6。
【第二交联剂的制备】
第二交联剂的制备(B1):氮气保护下，将10g端含氢硅油(含氢值(wt％)为0.1％)以及0.1g卡斯特催化剂溶于50ml甲苯中，然后向其中加入2.96g(20mmol)乙烯基三甲氧基硅烷，85℃搅拌反应8h，得到第二交联剂的制备(B1)，其制备方法如下式(7)所示：
第二交联剂的制备(B2):
(1)氮气保护下，2.22g(10mmol)双3-羟丙基异丁基氧磷以及2.02g(20mol)三乙胺溶于50ml二氯甲烷中，然后在-10℃条件下，向其中滴加1.89g(20mol)二甲基氯硅烷与20ml二氯甲烷中的混合液，1小时内滴加完毕，然后升温至室温继续反应3h，过滤除去生成的盐酸三乙胺盐，有机相经过水洗后，蒸发去除二氯甲烷，得到中间产物(H)，其制备方法如下式(8)所示：
(2)氮气保护下，取1.69g(5mmol)中间产物(H)、3.72g(20mmol)1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、2.68g(20mmol)四甲基二硅氧烷溶于100ml甲苯中，然后加入10mg卡斯特催化剂，95℃反应3h后得到中间产物(I)，然后再加入1.16g(10mmol)丙烯酸羟乙酯，继续反应8h，得到第二交联剂(B2)，其制备方法如下式(9)所示：
实施例1
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份和碳酸钙130份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入助催化剂A1 1.5份以及第二交联剂(B1)2.5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份、甲基三甲氧基硅烷3份以及二丁基二月桂酸锡0.2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
实施例2
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份和碳酸钙130份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入助催化剂A2 1.5份以及第二交联剂(B1)2.5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份、甲基三甲氧基硅烷3份以及二丁基二月桂酸锡0.2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
实施例3
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份和碳酸钙130份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入助催化剂A3 1.5份以及第二交联剂(B1)2.5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份、甲基三甲氧基硅烷3份以及二丁基二月桂酸锡0.2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
实施例4
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份和碳酸钙130份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入助催化剂A4 1.5份以及第二交联剂(B1)2.5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份、甲基三甲氧基硅烷3份以及二丁基二月桂酸锡0.2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
实施例5
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份和碳酸钙130份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入助催化剂A5 1.5份以及第二交联剂(B1)2.5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份、甲基三甲氧基硅烷3份以及二丁基二月桂酸锡0.2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
实施例6
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份和碳酸钙130份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入助催化剂A6 1.5份以及第二交联剂(B1)2.5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份、甲基三甲氧基硅烷3份以及二丁基二月桂酸锡0.2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
实施例7
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份和碳酸钙130份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入助催化剂A1 1.5份以及第二交联剂(B2)2.5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份、甲基三甲氧基硅烷3份以及二丁基二月桂酸锡0.2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
实施例8
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份和碳酸钙130份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入助催化剂A1 0.5份以及第二交联剂(B1)5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份、甲基三甲氧基硅烷15份以及二丁基二月桂酸锡0.2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
实施例9
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份和碳酸钙130份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入助催化剂A1 2份以及第二交联剂(B1)1份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入乙烯基三乙氧基硅烷0.8份、甲基三甲氧基硅烷4份以及二丁基二月桂酸锡0.2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
实施例10
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油5份和白炭黑50份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入助催化剂A1 1.5份以及第二交联剂(B1)2.5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入乙烯基三乙氧基硅烷0.1份、乙烯基三甲氧基硅烷3份以及二螯合锡0.05份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
实施例11
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油30份和硅微粉150份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入助催化剂A1 1.5份以及第二交联剂(B1)2.5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入乙烯基三乙氧基硅烷5份、乙烯基三甲氧基硅烷4份以及二丁基二醋酸锡2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
实施例1～11中的脱醇型室温硫化硅橡胶的配方如下表1所示：
表1
对比例1
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份和碳酸钙130份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入甲醇锌1.5份以及第二交联剂(B1)2.5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份、甲基三甲氧基硅烷3份以及二丁基二月桂酸锡0.2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
对比例2
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份和碳酸钙130份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入甲醇锌0.3份以及第二交联剂(B1)2.5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份、甲基三甲氧基硅烷3份以及二丁基二月桂酸锡0.2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
对比例3
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份和碳酸钙130份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入异丙醇铝0.1份以及第二交联剂(B1)2.5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份、甲基三甲氧基硅烷3份以及二丁基二月桂酸锡0.2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
实施例4
一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其通过下述方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)将粘度为20Pa.s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份和碳酸钙130份置于真空搅拌釜中，于温度150℃、真空度为-0.095MPa，脱低共混搅拌3h，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中加入助催化剂A1 1.5份以及甲基三甲氧基硅烷5.5份，继续搅拌直至混合均匀，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中依次加入γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.8份以及二丁基二月桂酸锡0.2份，抽真空至-0.095MPA以上，搅拌混合60min，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
对比例1～4中的脱醇型室温硫化硅橡胶的配方如下表2所示：
表2
【性能测试】。
粘度检测：按照国标GB/T 2794-2013中的标准，测定实施例1～11以及对比例1～4中脱醇型室温硫化硅橡胶在制备过程中的粘度进行监控。
挤出性能：反应密封胶挤出的施工性能，以密封胶在单位时间内挤出的体积(容量)表示。
表干时间：反应密封胶表面失去黏性的时间，按照GB/T 13477.5-2002规定B法进行。
拉伸强度：按照ISO 37方法进行。
断裂伸长率：按照ISO 37方法进行。
剪切强度：按照ASTMD 3164方法进行。
【测试结果】
实施例1～11以及对比例1～4中的性能测试结果如下表3所示。
表3
【结果分析】
将实施例1～11与对比例1～3进行比较我们发现，本发明将助催化剂由小分子烷氧基金属化合物替换为带有聚合物链段的烷氧基金属化合物之后，其能够有效防止以羟基封端聚二甲基硅氧烷为原料的脱醇型室温硫化硅橡胶在制备过程中出现粘度高峰的问题，从而有利于避免了因为粘度高峰而带来的高能耗，高阻力以及生产效率降低的问题。
从细节方面比较，实施例1与对比例1同样助催化剂的添加量相同，然而由于对比例1中的助催化剂其活性较高，因此其在制备过程中粘度变化迅速，因此在短时间内便会产生粘度高峰。而对比例2以及对比例3中虽然大幅减少了小分子烷氧基金属化合物的添加量，但是其仍然会产生粘度高峰，表明本发明由于在烷氧基金属化合物中含有一定的聚合物链段，由于其分子量较大，因此其在一定程度上即对烷氧基金属化合物中的有机金属结构起到了一定的稀释作用，并且在一定程度上降低了有机金属结构的反应活性，使得其能够与高反应活性的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷向适配，因此在添加到室温硫化硅橡胶中后，其相对添加量可以适当加大。
同时，与对比例1～4相比较，本发明由于能够将助催化剂中的聚合物链段引入到室温硫化硅橡胶中，从而对室温硫化硅橡胶起到补强的作用，提升了室温硫化硅橡胶的力学强度。
将对比例5以及对比例6进行比较后可知，本发明由于在助催化剂的聚硅氧烷链段中掺杂有含磷元素的结构单元，因而其各项力学性能也有着明显的提升，表明磷元素的加入能够对于最终室温硫化硅橡胶的力学性能有着明显的提升。
而将对比例1与对比例4相比较我们可知，由于本发明中交联剂中包含有聚硅氧烷链段，其同样能够有效提升室温硫化硅橡胶的力学性能。同时将实施例1与实施例7,相比较，其在其余条件相同的前提下，由于第二交联剂的聚硅氧烷链段中包含有含磷元素的结构单元，使得其力学性能相较于实施例1而言提升明显。
综上所述，本发明为脱醇型室温硫化硅橡胶中加入一定量的助催化剂，能够有效平衡羟基封端的聚二甲基硅氧烷的反应活性与有机锡催化剂之间的催化活性，使得在室温硫化硅橡胶成型的过程中不会产生粘度高峰。并且通过将助催化剂以及第二交联剂中的聚合物链段引入到室温硫化硅橡胶中，使得通过本发明制备得到的脱醇型室温硫化硅橡胶其具有较高的力学性能，并且由于含磷元素的结构单元的引入，从而增强了脱醇型室温硫化硅橡胶的极性，有效提升了其力学性能。
Claims (5)
1.一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其特征在于，
其是由包括以下组分的原料构成：α，ω- 二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、补强填料、交联剂、硅烷偶联剂以及有机锡催化剂；
还包括助催化剂，其包括呈线性、支化或者超支化的聚合物链段，以及位于聚合物链段端基处的烷氧基金属链段，所述烷氧基金属链段中的金属为镁、铝、锌、钛中的至少一种金属元素，所述聚合物链段中包含有聚硅氧烷链段，所述聚合物链段中包含有聚硅氧烷链段还掺杂有含磷元素的结构单元；
所述交联剂包括第一交联剂以及第二交联剂；
所述第一交联剂选自甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中至少一种或两种的混合物；
所述第二交联剂包括呈线性的聚硅氧烷链段，所述聚硅氧烷链段端基处至少包含两个烷氧基；
第二交联剂中的聚硅氧烷链段与含磷元素的结构单元化学键合。
2.根据权利要求1所述的一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其特征在于，
α，ω- 二羟基聚二甲基硅氧烷 100 份；
二甲基硅油 5-30 份；
补强填料 50-150 份；
助催化剂 0.5-2份；
交联剂 5-20 份；
硅烷偶联剂 0.1-5份；
有机锡催化剂 0.05-2份。
3.根据权利要求1或2所述的一种脱醇型室温硫化硅橡胶，其特征在于，
所述硅烷偶联剂为γ-（2，3- 环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种组合；
所述补强填料包括气相白炭黑、碳酸钙、硅微粉中至少一种或两种以上填料的混合；
所述有机锡催化剂为二丁基二醋酸锡、二丁基二月桂酸锡、螯合锡中的任意一种或多种的组合。
4.一种用于制备权利要求1~3中任意一项所述脱醇型室温硫化硅橡胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将α，ω- 二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油和补强填料置于真空搅拌釜中，搅拌均匀，得到第一混合物；
（2）向第一混合物中加入助催化剂以及交联剂，继续搅拌直至混合均匀，得到第二混合物；
（3）向第二混合物中依次加入硅烷偶联剂以及有机锡催化剂，混合均匀后脱泡，得到脱醇型室温硫化硅橡胶。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述步骤（1）中搅拌温度为130℃～170℃，真空搅拌釜的真空度为-0.09～-0.1MPa ，搅拌时间为2～4小时；
所述步骤（2）中搅拌温度≤40℃，真空搅拌釜的真空度为-0.09～-0.1MPa，搅拌时间≤60min；
所述步骤（3）中真空搅拌釜的真空度为-0.09～ -0.1MPa，搅拌时间30~60min。
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Denomination of invention: A dealcoholized room temperature vulcanized silicone rubber and its preparation method Effective date of registration: 20231215 Granted publication date: 20230324 Pledgee: Bank of China Limited Yongxiu sub branch Pledgor: Jiangxi tianyongcheng polymer material Co.,Ltd. Registration number: Y2023980072273 |
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