CN116102890A - 一种有机硅橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机硅橡胶组合物及其制备方法。这种有机硅橡胶组合物的制备原料包括以下组分：有机烷基聚硅氧烷、交联剂、催化剂、金属粉末填料和抑制剂；有机烷基聚硅氧烷平均一个分子中包含至少两个烯基基团；交联剂为平均一个分子中包含至少两个硅原子键合氢原子的有机聚硅氧烷；金属粉末填料包括铜、铁、铝粉末中的至少一种。本发明的有机硅橡胶组合物，通过加入金属粉末，提高了有机硅橡胶的本体强度，降低了初始压缩回弹率，节约了制备成本，长时间高温老化后，有机硅橡胶的压缩回弹率变化不明显。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶材料领域，具体涉及一种有机硅橡胶组合物及其制备方法。
背景技术
有机硅橡胶具有优异的电性能、耐热性、抗寒性，在各个领域被广泛使用，包括食品包装、建筑、光伏、新能源汽车、电子、计算机等领域，由于这些行业的快速发展，不同种类的有机硅橡胶被开发出来以满足不同场景用胶的需求。
新能源汽车及电子行业对于有机硅橡胶的压缩变形率有着较高的要求，加成型硅橡胶由于快速热固化、零排放、固化前后收缩率小等特点成为广泛使用的有机硅橡胶体系。目前通常采用调控硅油组成结构的方法从而达成较低的压缩变形率，该方法一般使用含特定结构的侧乙烯基硅油及含氢硅树脂作为原材料，然而该原材料的成本较高，降低了生产效率；除此之外，在经过高温长时间老化后，有机硅橡胶的压缩回弹率大幅升高，本体强度下降，产品具有潜在风险。
发明内容
为了克服现有技术存在有机硅橡胶经过高温长时间老化后，出现压缩回弹率升高、本体强度下降的问题，本发明第一方面提供了一种有机硅橡胶组合物，本发明第二方面提供了这种有机硅橡胶组合物的制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明第一方面提供了一种有机硅橡胶组合物，所述有机硅橡胶组合物的制备原料包括以下组分：有机烷基聚硅氧烷、交联剂、催化剂、金属粉末填料和抑制剂；
所述有机烷基聚硅氧烷平均一个分子中包含至少两个烯基基团；
所述交联剂为平均一个分子中包含至少两个硅原子键合氢原子的有机聚硅氧烷；
所述金属粉末填料包括铜、铁、铝粉末中的至少一种。
优选的，这种有机硅橡胶组合物中，金属粉末填料的粒径为0.1-100μm；通过加入微米级的金属粉末，增加了有机硅橡胶的本体强度，初始压缩回弹率降低。
进一步优选的，金属粉末填料的粒径为0.1-50μm；再进一步优选的，金属粉末填料的D90粒径为25-35μm；更进一步优选的，金属粉末填料的D90粒径为28-32μm；所选择的金属粉末填料形状无特定要求，圆形和球形最优。
优选的，这种有机硅橡胶组合物中，金属粉末填料的质量为有机硅橡胶组合物质量的3-40％；进一步优选的，金属粉末填料的质量为有机硅橡胶组合物质量的4-38％；再进一步优选的，金属粉末填料的质量为有机硅橡胶组合物质量的5-35％。
优选的，这种机硅橡胶组合物的制备原料包括以下质量份组分：
60-70份有机烷基聚硅氧烷、4-6份交联剂、0.0000001-0.2份催化剂、3-35份金属粉末填料和0.0001-5份抑制剂。
进一步优选的，这种有机硅橡胶组合物的制备原料包括以下质量份组分：
60-70份有机烷基聚硅氧烷、4-6份交联剂、0.01-0.2份催化剂、3-35份金属粉末填料和0.01-1份抑制剂。
再进一步优选的，这种有机硅橡胶组合物的制备原料包括以下质量份组分：
62-67份有机烷基聚硅氧烷、4-6份交联剂、0.1-0.2份催化剂、25-35份金属粉末填料和0.1-0.15份抑制剂。
优选的，这种有机硅橡胶组合物中，有机烷基聚硅氧烷具有线性分子结构，或者带有一定程度的分支结构，可以是单一聚合物、共聚物或多种聚合物的混合形式；有机烷基聚硅氧烷的烯基基团选自乙烯基、丙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基和庚烯基基团中的至少一种，烯基基团可以位于末端位置和/或侧链位置。
进一步优选的，这种有机硅橡胶组合物中，有机烷基聚硅氧烷的烯基基团选自乙烯基、丙烯基和烯丙基基团中的至少一种；在本发明的一些具体实施例中，烯基基团为乙烯基。
优选的，这种有机硅橡胶组合物中，有机烷基聚硅氧烷的烯基基团含量为0.25-0.45wt％；进一步优选的，有机烷基聚硅氧烷的烯基基团含量为0.3-0.4wt％；再进一步优选的，有机烷基聚硅氧烷的烯基基团含量为0.32-0.37wt％；在本发明的一些优选实施例中，有机烷基聚硅氧烷的烯基基团含量为0.35wt％。
优选的，这种有机硅橡胶组合物中，交联剂为有机烷基聚硅氧烷，交联剂可具有线形、分枝、部分分枝或树脂结构；交联剂中的氢原子可以位于末端位置和/或侧链位置；交联剂除氢原子之外的硅键合的基团可以由不包含不饱和脂肪族键的烃基构成，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或类似的烷基基团，环戊基、环己基类似的环烷基基团，苯基、甲苯基类似的芳香基基团；交联剂可包括硅氧烷单元，硅氧烷单元包括但是不限于HR3 2SiO1/2、R3 3SiO1/2、HR3SiO2/2、R3 2SiO2/2、R3SiO3/2、SiO4/2；在本发明的一些具体实施例中，交联剂为含氢硅油。
优选的，这种有机硅橡胶组合物中，交联剂中的氢含量为0.25-0.45wt％；进一步优选的，交联剂中的氢含量为0.3-0.4wt％；再进一步优选的，交联剂中的氢含量为0.32-0.37wt％；在本发明的一些优选实施例中，交联剂中的氢含量为0.35wt％。
优选的，这种有机硅橡胶组合物中，催化剂指的是可以催化硅氢加成反应进行的催化剂，催化剂可以选自铂、铑、钌、钯、锇、铱等铂系金属及其有机金属化合物；这类催化剂主要包括铂黑、活性炭载铂、氯铂酸、氯铂酸醇溶液、铂-炔烃络合物、铂-烯烃络合物、铂-酮络合物、铂-膦络合物等；在本发明的一些具体实施例中，催化剂选用铂-乙烯基硅氧烷络合物。
优选的，这种有机硅橡胶组合物中，抑制剂包括炔醇类化合物、炔烯类化合物、膦类、硫醇类、胺类化合物中的至少一种；进一步优选的，炔醇类化合物包括2-甲基-3-丁炔-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇中的至少一种，炔烯类化合物包括3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔中的至少一种；本发明中，所述抑制剂是为了提高贮存稳定性和可操作性，在本发明的一些具体实施方式中，抑制剂选用炔醇类化合物。
优选的，这种有机硅橡胶组合物的硬度为55-65。
优选的，这种有机硅橡胶组合物的拉伸强度≥4.0MPa。
优选的，这种有机硅橡胶组合物的伸长率≥470％。
优选的，这种有机硅橡胶组合物的压缩永久变形(175℃，22h)为4-8％。
优选的，这种有机硅橡胶组合物的压缩永久变形(175℃，500h)为9-14％。
本发明第二方面提供了上述有机硅橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
将有机硅橡胶组合物的制备原料混合，搅拌10-90min，得到所述有机硅橡胶组合物。
本发明的有机硅橡胶组合物的制备方法中，使用捏合机或密炼机将有机硅橡胶组合物各制备原料混合。
优选的，这种有机硅橡胶组合物的制备方法，还包括硫化处理步骤，具体包括以下步骤：有机硅橡胶组合物的制备原料混合后，在80-200℃下加热1-60min，得到硫化后的有机硅橡胶组合物。
本发明的有益效果是：
本发明的有机硅橡胶组合物，通过加入金属粉末(如铁、铜、铝等)，提高了有机硅橡胶的本体强度，降低了初始压缩回弹率，长时间高温老化后，有机硅橡胶的压缩回弹率变化不明显。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例和对比例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。
以下实施例和对比例中的“份”均指质量份。
实施例1
本实施例提供了一种有机硅橡胶组合物，原材料及配比如下：
65份含有0.35wt％乙烯基的乙烯基硅油，5份含有0.35wt％反应氢的含氢硅油，30份球形铁粉(D90 30μm)，0.15份催化剂以及0.12份抑制剂。
催化剂为铂-乙烯基硅氧烷络合物，抑制剂为炔醇类化合物。
本实施例提供了上述有机硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：
将上述各组分加入至捏合机中，捏合时间为30min，得到该有机硅橡胶组合物，然后在150℃加热30min制备硫化后的有机硅橡胶产物。
在150℃平板硫化30分钟制备测试片，再评估材料的密度、硬度、拉伸强度、伸长率、压缩变形率(175℃/22h，25％压缩)以及长时间老化压缩变形率(175℃/500h，25％压缩)。
密度测试方法：使用多功能密度计对得到的有机硅橡胶组合物直接测量密度，测试环境为25±2℃，60±5RH％。
硬度测试方法：将有机硅橡胶组合物放置在150℃烘箱中30min，要求其厚度大于6mm，冷却至室温后使用邵A硬度计测量硬度。
拉伸强度测试方法：按照ISO 527-1:1993测试拉伸强度及伸长率。
压缩永久变形测试方法：按照ISO 815-1:2008标准进行测试压缩变形率(175℃，22/500h，25％压缩)。
实施例2
在实施例1的基础上，将铁粉更换为相同粒径范围的铜粉，重复实施例1的步骤制备有机硅橡胶组合物。
实施例3
在实施例1的基础上，将铁粉更换为相同粒径范围的铝粉，重复实施例1的步骤制备有机硅橡胶组合物。
对比例1
在实施例1的基础上，不添加粉末填料，重复实施例1的步骤制备有机硅橡胶组合物。
对比例2
在实施例1的基础上，将铁粉更换为相同粒径范围的气相二氧化硅，重复实施例1的步骤制备有机硅橡胶组合物。
上述实施例和对比例制备的有机硅橡胶组合物性能测试，结果如下表1所示。
表1
由表1数据可知，通过加入金属粉末(铁、铜、铝)，有机硅橡胶初始压缩回弹率降低，长时间高温老化后，有机硅橡胶的压缩回弹率变化不明显。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种有机硅橡胶组合物，其特征在于，所述有机硅橡胶组合物的制备原料包括以下组分：有机烷基聚硅氧烷、交联剂、催化剂、金属粉末填料和抑制剂；
所述有机烷基聚硅氧烷平均一个分子中包含至少两个烯基基团；
所述交联剂为平均一个分子中包含至少两个硅原子键合氢原子的有机聚硅氧烷；
所述金属粉末填料包括铜、铁、铝粉末中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的有机硅橡胶组合物，其特征在于，所述金属粉末填料的粒径为0.1-100μm。
3.根据权利要求2所述的有机硅橡胶组合物，其特征在于，所述金属粉末填料的粒径为0.1-50μm。
4.根据权利要求1所述的有机硅橡胶组合物，其特征在于，所述金属粉末填料的质量为所述有机硅橡胶组合物质量的3-40％。
5.根据权利要求4所述的有机硅橡胶组合物，其特征在于，所述有机硅橡胶组合物的制备原料包括以下质量份组分：
60-70份有机烷基聚硅氧烷、4-6份交联剂、0.0000001-0.2份催化剂、3-35份金属粉末填料和0.0001-5份抑制剂。
6.根据权利要求5所述的有机硅橡胶组合物，其特征在于，所述有机硅橡胶组合物的制备原料包括以下质量份组分：
60-70份有机烷基聚硅氧烷、4-6份交联剂、0.01-0.2份催化剂、3-35份金属粉末填料和0.01-1份抑制剂。
7.根据权利要求6所述的有机硅橡胶组合物，其特征在于，所述有机烷基聚硅氧烷的烯基基团选自乙烯基、丙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基和庚烯基基团中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的有机硅橡胶组合物，其特征在于，所述有机烷基聚硅氧烷的烯基基团选自乙烯基、丙烯基和烯丙基基团中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的有机硅橡胶组合物，其特征在于，所述交联剂中的氢含量为0.25-0.45wt％。
10.一种权利要求1至9任意一项所述的有机硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将有机硅橡胶组合物的制备原料混合，搅拌10-90min，得到所述有机硅橡胶组合物。
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