CN117070186B - 一种醇型硅酮密封胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种醇型硅酮密封胶的制备方法,属于硅酮密封胶技术领域,所述制备方法由以下步骤组成:制备助催化剂,制备改性填料,制备基料,混合;所述制备基料步骤,将α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、改性填料、气相白炭黑进行共混脱水,共混脱水结束,得到基料;所述混合步骤为,将基料、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、硅烷偶联剂KH‑550、硅烷偶联剂KH‑560、二月桂酸二正辛基锡、助催化剂进行混合,混合结束,得到醇型硅酮密封胶;本发明能够提高醇型硅酮密封胶的深层固化速度和耐腐蚀性,在延长醇型硅酮密封胶的储存保质期的同时,提高醇型硅酮密封胶的粘结力、抗振性、拉伸强度、密封性、触变性。
Description
技术领域
本发明涉及硅酮密封胶技术领域,具体涉及一种醇型硅酮密封胶的制备方法。
背景技术
硅酮密封胶是一种类似软膏,一旦接触空气中的水分就会固化成坚韧橡胶类固体的材料,硅酮密封胶的粘接力强,拉伸强度大,同时又具有耐候性和抗振性好,以及具有防潮、抗臭气和适应冷热变化大的特点,加之其较广泛的适用性,能实现大多数建材产品之间的粘合,因此应用价值非常大。根据固化时释放出的小分子的种类,硅酮密封胶主要分为脱醋酸型硅酮密封胶、脱酮肟型硅酮密封胶、脱醇型硅酮密封胶、脱酰胺型硅酮密封胶,其中,最常使用的为脱醇型硅酮密封胶。
脱醇型硅酮密封胶又叫醇型硅酮密封胶,主要由醇基硅酮聚合物、填料、助剂等组成,在固化时会释放甲醇、乙醇等醇类小分子,具有无毒、无味、无腐蚀性的优点,与传统的硅酮密封胶相比,醇型硅酮密封胶不含对人体有害的物质,可以放心使用,同时也不会对周围环境产生任何污染,而且还具有耐高温、抗老化、防水防潮、密封性好的优点,因此被广泛应用于工程建筑、照明灯具、消费电子产品、汽车电子产品等行业。
但是醇型硅酮密封胶在使用中存在以下问题:表干速度快,深层固化速度慢,尤其是在夏天高温户外环境下,醇型硅酮密封胶表干过快,内部固化时的甲醇气体不能及时排出,容易产生起泡、空鼓等问题;醇型硅酮密封胶的固化剂分子量小,填料与基胶的相容性差,导致储存保质期短,存放时间超过3个月,使用性能便出现大幅下降;耐腐蚀性差,醇型硅酮密封胶在遇到强酸、强碱等化学物质时,耐腐蚀性较差。
为了解决上述问题,目前最常用的方法有:对固化剂进行改性,使用高官能度高分子量的固化剂;使用偶联剂对填料进行表面改性,提高填料与基胶的相容性;但是高官能度高分子量的固化剂在提高深层固化速度,延长储存保质期的同时,会导致醇型硅酮密封胶的内应力增大,从而导致粘结力、抗振性、拉伸强度、密封性的下降;而使用偶联剂对填料进行表面改性虽然能够提高填料与基胶的相容性,但是会影响脱醇型硅酮密封胶的触变性。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明提供了一种醇型硅酮密封胶的制备方法,能够提高醇型硅酮密封胶的深层固化速度和耐腐蚀性,在延长醇型硅酮密封胶的储存保质期的同时,提高醇型硅酮密封胶的粘结力、抗振性、拉伸强度、密封性、触变性。
为解决以上技术问题,本发明采取的技术方案如下:
一种醇型硅酮密封胶的制备方法,由以下步骤组成:制备助催化剂,制备改性填料,制备基料,混合;
所述制备助催化剂步骤为,将微米级蒙脱土与去离子水混合均匀,得到蒙脱土悬浮液;将壳聚糖与醋酸水溶液混合均匀,得到壳聚糖醋酸溶液;将蒙脱土悬浮液与壳聚糖醋酸溶液加入反应釜中,将反应釜的温度控制至40-50℃,搅拌速度控制至100-200rpm,搅拌5-6h,得到混合溶液;将氢氧化钠与去离子水混合均匀,得到氢氧化钠水溶液;将氢氧化钠水溶液加入反应釜中,将反应釜的温度控制至30-50℃,搅拌速度控制至100-200rpm,同时向氢氧化钠水溶液中滴加混合溶液,滴加结束后继续搅拌30-40min,加入戊二醛水溶液,继续搅拌5-6h,过滤,使用去离子水清洗滤渣3-4次,然后将滤渣进行冷冻干燥,控制冷冻干燥的温度为-40℃至-30℃,时间为18-20h,冷冻干燥结束得到壳聚糖微球;将γ-巯丙基三甲氧基硅烷、第一份无水乙醇、去离子水、冰醋酸加入反应釜中,将反应釜的温度控制至30-50℃,搅拌速度控制至200-300rpm,搅拌40-50min后,加入壳聚糖微球,继续搅拌20-30min,将反应釜的温度提高至110-120℃,继续搅拌8-10h,过滤,使用去离子水清洗滤渣2-3次,使用无水乙醇清洗滤渣2-3次,置于110-120℃下烘干,得到改性壳聚糖微球;将改性壳聚糖微球、四氯化钛、四氯化锡、第二份无水乙醇加入反应釜中,将反应釜的温度控制至60-70℃,搅拌速度控制至200-300rpm,搅拌10-11h后,过滤,使用无水乙醇清洗滤渣3-4次,置于110-120℃下烘干,得到助催化剂;
所述制备助催化剂步骤中,所述蒙脱土悬浮液中,微米级蒙脱土与去离子水的质量比为0.5-0.6:30-35;
所述微米级蒙脱土的粒径为2-3μm;
所述壳聚糖醋酸溶液中,壳聚糖与醋酸水溶液的质量比为2-2.5:100-105;
所述醋酸水溶液的质量分数为1.8-2%;
所述壳聚糖的脱乙酰度为90-95%,重均分子量为5-10万;
所述氢氧化钠水溶液中,氢氧化钠与去离子水的质量比为9-10:100-110;
所述混合溶液的滴加速度为1.5-2g/min;
所述蒙脱土悬浮液中微米级蒙脱土、所述壳聚糖醋酸溶液中壳聚糖、所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠、戊二醛水溶液、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、第一份无水乙醇、去离子水、冰醋酸、四氯化钛、四氯化锡、第二份无水乙醇的质量比为0.5-0.6:2-2.5:9-10:60-70:11-12:44-45:12-15:1.5-1.8:0.6-0.7:0.3-0.4:320-350;
所述戊二醛水溶液的质量分数为0.2-0.3%;
所述制备改性填料步骤为,将纳米级碳酸钙、纳米级蒙脱土、微米级蒙脱土、去离子水混合均匀,得到悬浊液;将海藻酸钠与去离子水混合均匀,得到海藻酸钠溶液;将海藻酸钠溶液进行超声震荡,控制超声震荡的频率为20-30kHz,同时向海藻酸钠溶液中缓慢加入悬浊液,加入结束后加入柠檬酸,继续超声震荡20-30min,滴加戊二醛水溶液,滴加结束后继续超声震荡的同时进行紫外光照射,控制紫外光照射时的波长为30-60nm,4-5h后,停止超声震荡和紫外光照射,得到反应液;将甲醇进行超声震荡,控制超声震荡的频率为20-30kHz,同时向甲醇中缓慢加入反应液,加入结束后继续超声震荡10-30min,过滤,对滤渣进行冷冻干燥,控制冷冻干燥的温度为-40℃至-30℃,时间为10-12h,得到初级改性填料;将硅烷偶联剂Si-69与无水乙醇混合均匀后,均匀喷淋于初级改性填料表面,然后进行冷冻干燥,控制冷冻干燥的温度为-40℃至-30℃,时间为12-13h,得到改性填料;
所述制备改性填料步骤中,所述悬浊液中,纳米级碳酸钙、纳米级蒙脱土、微米级蒙脱土、去离子水的质量比为10-12:2-2.2:3.5-3.8:400-420;
所述纳米级碳酸钙的粒径为300-500nm;
所述纳米级蒙脱土的粒径为20-40nm;
所述微米级蒙脱土的粒径为2-3μm;
所述海藻酸钠溶液中,海藻酸钠与去离子水的质量比为30-35:100-110;
所述悬浊液中纳米级碳酸钙、所述海藻酸钠溶液中海藻酸钠、柠檬酸、戊二醛水溶液、甲醇、硅烷偶联剂Si-69、无水乙醇的质量比为10-12:30-35:9-10:14-15:1800-2000:0.4-0.45:2-2.5;
所述戊二醛水溶液的质量分数为2-2.2%;
所述悬浊液的加入速度为10-12g/min;
所述戊二醛水溶液的滴加速度为4-5g/min;
所述反应液的加入速度为20-25g/min;
所述制备基料步骤,将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、改性填料、气相白炭黑加入捏合机中进行共混脱水,共混脱水结束,得到基料;
所述制备基料步骤中,α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、改性填料、气相白炭黑的质量比为200-210:30-35:230-250:20-30;
所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷在25℃下的粘度为100000-120000mPa·s;
所述二甲基硅油在25℃下的粘度为100-110mPa·s;
所述共混脱水的温度为110-120℃,真空度为0.08-0.09MPa,时间为150-180min;
所述混合步骤为,将基料、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、二月桂酸二正辛基锡、助催化剂加入行星搅拌机中进行混合,混合结束,得到醇型硅酮密封胶;
所述混合步骤中,基料、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、二月桂酸二正辛基锡、助催化剂的质量比为300-310:12-13:3-4:4-4.5:1-1.5:2.5-3:7-8;
所述混合时的温度为20-25℃,搅拌速度为800-1000rpm,真空度为0.08-0.09MPa,时间为100-120min。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明的醇型硅酮密封胶的制备方法,通过在醇型硅酮密封胶中加入助催化剂,能够提高醇型硅酮密封胶的深层固化速度,本发明制备的醇型硅酮密封胶的表干时间为19-21min,固化速度为4.79-4.85mm/24h;
(2)本发明的醇型硅酮密封胶的制备方法,通过在醇型硅酮密封胶中加入助催化剂和改性填料,能够提高醇型硅酮密封胶的粘结力,本发明制备的醇型硅酮密封胶的拉伸粘结强度为2.35-2.40MPa,60%定伸粘结性为无破坏,100%定伸粘结性为无破坏,125%定伸粘结性为无破坏,160%定伸粘结性为无破坏,200%定伸粘结性为无破坏,冷拉热压±25%粘结性为无破坏;
(3)本发明的醇型硅酮密封胶的制备方法,通过在醇型硅酮密封胶中加入助催化剂和改性填料,能够提高醇型硅酮密封胶的弹性,从而提高醇型硅酮密封胶的抗振性,本发明制备的醇型硅酮密封胶的撕裂强度为42-45N/mm,断裂伸长率为478-483%,弹性回复率为96-97%;
(4)本发明的醇型硅酮密封胶的制备方法,通过在醇型硅酮密封胶中加入助催化剂和改性填料,能够提高醇型硅酮密封胶的拉伸强度,本发明制备的醇型硅酮密封胶的拉伸强度为2.49-2.57MPa;
(5)本发明的醇型硅酮密封胶的制备方法,通过在醇型硅酮密封胶中加入助催化剂和改性填料,能够提高醇型硅酮密封胶的密封性,本发明制备的醇型硅酮密封胶的耐压气密性(醇型硅酮密封胶装配压紧15min后,气压密封压力)为0.4bar;
(6)本发明的醇型硅酮密封胶的制备方法,通过在醇型硅酮密封胶中加入改性填料,能够提高醇型硅酮密封胶的触变性,本发明制备的醇型硅酮密封胶具有好的触变性;
(7)本发明的醇型硅酮密封胶的制备方法,通过在醇型硅酮密封胶中加入改性填料,能够提高醇型硅酮密封胶的耐腐蚀性,将本发明制备的醇型硅酮密封胶完全浸泡于质量分数为10%的盐酸水溶液中,在23℃中下完全浸泡24h后,撕裂强度为41-45N/mm,拉伸强度为2.43-2.54MPa,断裂伸长率为470-478%,弹性回复率为95-97%;将本发明制备的醇型硅酮密封胶完全浸泡于质量分数为10%的氢氧化钠水溶液中,在23℃中下完全浸泡24h后,撕裂强度为41-44N/mm,拉伸强度为2.43-2.54MPa,断裂伸长率为472-479%,弹性回复率为94-97%;
(8)本发明的醇型硅酮密封胶的制备方法,通过在醇型硅酮密封胶中加入助催化剂和改性填料,能够延长醇型硅酮密封胶的储存保质期,将本发明制备的醇型硅酮密封胶在避光条件下储存12个月后,表干时间为20-22min,固化速度为4.73-4.81mm/24h,拉伸粘结强度为2.27-2.31MPa,60%定伸粘结性为无破坏,100%定伸粘结性为无破坏,125%定伸粘结性为无破坏,160%定伸粘结性为无破坏,200%定伸粘结性为无破坏,冷拉热压±25%粘结性为无破坏,撕裂强度为39-42N/mm,拉伸强度为2.38-2.51MPa,断裂伸长率为461-474%,弹性回复率为91-94%,耐压气密性(醇型硅酮密封胶装配压紧15min后,气压密封压力)为0.4bar,仍具有好的触变性,且不产生结晶。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种醇型硅酮密封胶的制备方法,具体为:
1.制备助催化剂:将0.5g微米级蒙脱土与30g去离子水混合均匀,得到蒙脱土悬浮液;将2g壳聚糖与100g质量分数为1.8%醋酸水溶液混合均匀,得到壳聚糖醋酸溶液;将蒙脱土悬浮液与壳聚糖醋酸溶液加入反应釜中,将反应釜的温度控制至40℃,搅拌速度控制至100rpm,搅拌5h,得到混合溶液;将9g氢氧化钠与100g去离子水混合均匀,得到氢氧化钠水溶液;将氢氧化钠水溶液加入反应釜中,将反应釜的温度控制至30℃,搅拌速度控制至100rpm,同时向氢氧化钠水溶液中滴加混合溶液,控制混合溶液的滴加速度为1.5g/min,滴加结束后继续搅拌30min,加入60g质量分数为0.2%的戊二醛水溶液,继续搅拌5h,过滤,使用去离子水清洗滤渣3次,然后将滤渣进行冷冻干燥,控制冷冻干燥的温度为-40℃,时间为18h,冷冻干燥结束得到壳聚糖微球;将11gγ-巯丙基三甲氧基硅烷、44g无水乙醇、12g去离子水、1.5g冰醋酸加入反应釜中,将反应釜的温度控制至30℃,搅拌速度控制至200rpm,搅拌40min后,加入壳聚糖微球,继续搅拌20min,将反应釜的温度提高至110℃,继续搅拌8h,过滤,使用去离子水清洗滤渣2次,使用无水乙醇清洗滤渣2次,置于110℃下烘干,得到改性壳聚糖微球;将改性壳聚糖微球、0.6g四氯化钛、0.3g四氯化锡、320g无水乙醇加入反应釜中,将反应釜的温度控制至60℃,搅拌速度控制至200rpm,搅拌10h后,过滤,使用无水乙醇清洗滤渣3次,置于110℃下烘干,得到助催化剂;
所述微米级蒙脱土的粒径为2μm;
所述壳聚糖的脱乙酰度为90%,重均分子量为5万;
2.制备改性填料:将10g纳米级碳酸钙、2g纳米级蒙脱土、3.5g微米级蒙脱土、400g去离子水混合均匀,得到悬浊液;将30g海藻酸钠与100g去离子水混合均匀,得到海藻酸钠溶液;将海藻酸钠溶液进行超声震荡,控制超声震荡的频率为20kHz,同时向海藻酸钠溶液中缓慢加入悬浊液,控制加入速度为10g/min,加入结束后加入9g柠檬酸,继续超声震荡20min,滴加14g质量分数为2%的戊二醛水溶液,控制滴加速度为4g/min,滴加结束后继续超声震荡的同时进行紫外光照射,控制紫外光照射时的波长为30nm,4h后,停止超声震荡和紫外光照射,得到反应液;将1800g甲醇进行超声震荡,控制超声震荡的频率为20kHz,同时向甲醇中缓慢加入反应液,控制反应液的加入速度为20g/min,加入结束后继续超声震荡10min,过滤,对滤渣进行冷冻干燥,控制冷冻干燥的温度为-40℃,时间为10h,得到初级改性填料;将0.4g硅烷偶联剂Si-69与2g无水乙醇混合均匀后,均匀喷淋于初级改性填料表面,然后进行冷冻干燥,控制冷冻干燥的温度为-40℃,时间为12h,得到改性填料;
所述纳米级碳酸钙的粒径为300nm;
所述纳米级蒙脱土的粒径为20nm;
所述微米级蒙脱土的粒径为2μm;
3.制备基料:将200g α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、30g二甲基硅油、230g改性填料、20g气相白炭黑加入捏合机中进行共混脱水,控制共混脱水的温度为110℃,真空度为0.08MPa,时间为150min,共混脱水结束,得到基料;
所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷在25℃下的粘度为100000mPa·s;
所述二甲基硅油在25℃下的粘度为100mPa·s;
4.混合:将300g基料、12g乙烯基三甲氧基硅烷、3g乙烯基三乙氧基硅烷、4g硅烷偶联剂KH-550、1g硅烷偶联剂KH-560、2.5g二月桂酸二正辛基锡、7g助催化剂加入行星搅拌机中进行混合,控制混合时的温度为20℃,搅拌速度为800rpm,真空度为0.08MPa,时间为100min,混合结束,得到醇型硅酮密封胶。
实施例2
一种醇型硅酮密封胶的制备方法,具体为:
1.制备助催化剂:将0.6g微米级蒙脱土与32g去离子水混合均匀,得到蒙脱土悬浮液;将2.2g壳聚糖与102g质量分数为1.9%醋酸水溶液混合均匀,得到壳聚糖醋酸溶液;将蒙脱土悬浮液与壳聚糖醋酸溶液加入反应釜中,将反应釜的温度控制至45℃,搅拌速度控制至150rpm,搅拌5.5h,得到混合溶液;将9.5g氢氧化钠与105g去离子水混合均匀,得到氢氧化钠水溶液;将氢氧化钠水溶液加入反应釜中,将反应釜的温度控制至40℃,搅拌速度控制至150rpm,同时向氢氧化钠水溶液中滴加混合溶液,控制混合溶液的滴加速度为1.8g/min,滴加结束后继续搅拌35min,加入65g质量分数为0.2%的戊二醛水溶液,继续搅拌5.5h,过滤,使用去离子水清洗滤渣3次,然后将滤渣进行冷冻干燥,控制冷冻干燥的温度为-35℃,时间为19h,冷冻干燥结束得到壳聚糖微球;将11.5gγ-巯丙基三甲氧基硅烷、44.5g无水乙醇、14g去离子水、1.6g冰醋酸加入反应釜中,将反应釜的温度控制至40℃,搅拌速度控制至250rpm,搅拌45min后,加入壳聚糖微球,继续搅拌25min,将反应釜的温度提高至115℃,继续搅拌9h,过滤,使用去离子水清洗滤渣2次,使用无水乙醇清洗滤渣3次,置于115℃下烘干,得到改性壳聚糖微球;将改性壳聚糖微球、0.7g四氯化钛、0.3g四氯化锡、330g无水乙醇加入反应釜中,将反应釜的温度控制至65℃,搅拌速度控制至250rpm,搅拌10.5h后,过滤,使用无水乙醇清洗滤渣4次,置于115℃下烘干,得到助催化剂;
所述微米级蒙脱土的粒径为3μm;
所述壳聚糖的脱乙酰度为90%,重均分子量为8万;
2.制备改性填料:将11g纳米级碳酸钙、2.1g纳米级蒙脱土、3.6g微米级蒙脱土、410g去离子水混合均匀,得到悬浊液;将32g海藻酸钠与105g去离子水混合均匀,得到海藻酸钠溶液;将海藻酸钠溶液进行超声震荡,控制超声震荡的频率为25kHz,同时向海藻酸钠溶液中缓慢加入悬浊液,控制加入速度为11g/min,加入结束后加入9.5g柠檬酸,继续超声震荡25min,滴加14.5g质量分数为2.1%的戊二醛水溶液,控制滴加速度为4.5g/min,滴加结束后继续超声震荡的同时进行紫外光照射,控制紫外光照射时的波长为50nm,4.5h后,停止超声震荡和紫外光照射,得到反应液;将1900g甲醇进行超声震荡,控制超声震荡的频率为25kHz,同时向甲醇中缓慢加入反应液,控制反应液的加入速度为22g/min,加入结束后继续超声震荡20min,过滤,对滤渣进行冷冻干燥,控制冷冻干燥的温度为-35℃,时间为11h,得到初级改性填料;将0.42g硅烷偶联剂Si-69与2.2g无水乙醇混合均匀后,均匀喷淋于初级改性填料表面,然后进行冷冻干燥,控制冷冻干燥的温度为-35℃,时间为12.5h,得到改性填料;
所述纳米级碳酸钙的粒径为400nm;
所述纳米级蒙脱土的粒径为30nm;
所述微米级蒙脱土的粒径为2.5μm;
3.制备基料:将205g α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、32g二甲基硅油、240g改性填料、25g气相白炭黑加入捏合机中进行共混脱水,控制共混脱水的温度为115℃,真空度为0.085MPa,时间为160min,共混脱水结束,得到基料;
所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷在25℃下的粘度为110000mPa·s;
所述二甲基硅油在25℃下的粘度为105mPa·s;
4.混合:将305g基料、12.5g乙烯基三甲氧基硅烷、3.5g乙烯基三乙氧基硅烷、4.2g硅烷偶联剂KH-550、1.2g硅烷偶联剂KH-560、2.8g二月桂酸二正辛基锡、7.5g助催化剂加入行星搅拌机中进行混合,控制混合时的温度为22℃,搅拌速度为900rpm,真空度为0.085MPa,时间为110min,混合结束,得到醇型硅酮密封胶。
实施例3
一种醇型硅酮密封胶的制备方法,具体为:
1.制备助催化剂:将0.6g微米级蒙脱土与35g去离子水混合均匀,得到蒙脱土悬浮液;将2.5g壳聚糖与105g质量分数为2%醋酸水溶液混合均匀,得到壳聚糖醋酸溶液;将蒙脱土悬浮液与壳聚糖醋酸溶液加入反应釜中,将反应釜的温度控制至50℃,搅拌速度控制至200rpm,搅拌6h,得到混合溶液;将10g氢氧化钠与110g去离子水混合均匀,得到氢氧化钠水溶液;将氢氧化钠水溶液加入反应釜中,将反应釜的温度控制至50℃,搅拌速度控制至200rpm,同时向氢氧化钠水溶液中滴加混合溶液,控制混合溶液的滴加速度为2g/min,滴加结束后继续搅拌40min,加入70g质量分数为0.3%的戊二醛水溶液,继续搅拌6h,过滤,使用去离子水清洗滤渣4次,然后将滤渣进行冷冻干燥,控制冷冻干燥的温度为-30℃,时间为20h,冷冻干燥结束得到壳聚糖微球;将12gγ-巯丙基三甲氧基硅烷、45g无水乙醇、15g去离子水、1.8g冰醋酸加入反应釜中,将反应釜的温度控制至50℃,搅拌速度控制至300rpm,搅拌50min后,加入壳聚糖微球,继续搅拌30min,将反应釜的温度提高至120℃,继续搅拌10h,过滤,使用去离子水清洗滤渣3次,使用无水乙醇清洗滤渣3次,置于120℃下烘干,得到改性壳聚糖微球;将改性壳聚糖微球、0.7g四氯化钛、0.4g四氯化锡、350g无水乙醇加入反应釜中,将反应釜的温度控制至70℃,搅拌速度控制至300rpm,搅拌11h后,过滤,使用无水乙醇清洗滤渣4次,置于120℃下烘干,得到助催化剂;
所述微米级蒙脱土的粒径为3μm;
所述壳聚糖的脱乙酰度为95%,重均分子量为10万;
2.制备改性填料:将12g纳米级碳酸钙、2.2g纳米级蒙脱土、3.8g微米级蒙脱土、420g去离子水混合均匀,得到悬浊液;将35g海藻酸钠与110g去离子水混合均匀,得到海藻酸钠溶液;将海藻酸钠溶液进行超声震荡,控制超声震荡的频率为30kHz,同时向海藻酸钠溶液中缓慢加入悬浊液,控制加入速度为12g/min,加入结束后加入10g柠檬酸,继续超声震荡30min,滴加15g质量分数为2.2%的戊二醛水溶液,控制滴加速度为5g/min,滴加结束后继续超声震荡的同时进行紫外光照射,控制紫外光照射时的波长为60nm,5h后,停止超声震荡和紫外光照射,得到反应液;将2000g甲醇进行超声震荡,控制超声震荡的频率为30kHz,同时向甲醇中缓慢加入反应液,控制反应液的加入速度为25g/min,加入结束后继续超声震荡30min,过滤,对滤渣进行冷冻干燥,控制冷冻干燥的温度为-30℃,时间为12h,得到初级改性填料;将0.45g硅烷偶联剂Si-69与2.5g无水乙醇混合均匀后,均匀喷淋于初级改性填料表面,然后进行冷冻干燥,控制冷冻干燥的温度为-30℃,时间为13h,得到改性填料;
所述纳米级碳酸钙的粒径为500nm;
所述纳米级蒙脱土的粒径为40nm;
所述微米级蒙脱土的粒径为3μm;
3.制备基料:将210g α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、35g二甲基硅油、250g改性填料、30g气相白炭黑加入捏合机中进行共混脱水,控制共混脱水的温度为120℃,真空度为0.09MPa,时间为180min,共混脱水结束,得到基料;
所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷在25℃下的粘度为120000mPa·s;
所述二甲基硅油在25℃下的粘度为110mPa·s;
4.混合:将310g基料、13g乙烯基三甲氧基硅烷、4g乙烯基三乙氧基硅烷、4.5g硅烷偶联剂KH-550、1.5g硅烷偶联剂KH-560、3g二月桂酸二正辛基锡、8g助催化剂加入行星搅拌机中进行混合,控制混合时的温度为25℃,搅拌速度为1000rpm,真空度为0.09MPa,时间为120min,混合结束,得到醇型硅酮密封胶。
对比例1
采用实施例1所述的醇型硅酮密封胶的制备方法,其不同之处在于:省略第1步制备助催化剂步骤,以及在第3步制备基料步骤中使用四氯化钛等量代替助催化剂的加入。
对比例2
采用实施例1所述的醇型硅酮密封胶的制备方法,其不同之处在于:省略第2步制备改性填料步骤,以及在第3步制备基料步骤中使用纳米级碳酸钙等量代替改性填料的加入;
所述纳米级碳酸钙的粒径为400nm。
试验例1
对实施例1-3和对比例1-2制备的醇型硅酮密封胶的表干时间、固化速度、拉伸粘结强度、60%定伸粘结性、100%定伸粘结性、125%定伸粘结性、160%定伸粘结性、200%定伸粘结性、冷拉热压±25%粘结性、撕裂强度、拉伸强度、断裂伸长率、弹性回复率、耐压气密性、触变性进行检测,检测结果如下:
由上述结果可以看出,通过在醇型硅酮密封胶中加入助催化剂,能够缩短醇型硅酮密封胶的表干时间,提高醇型硅酮密封胶的固化速度、拉伸粘结强度、定伸粘结性、冷拉热压±25%粘结性、撕裂强度、拉伸强度、断裂伸长率、弹性回复率、耐压气密性;通过在醇型硅酮密封胶中加入改性填料,能够提高醇型硅酮密封胶的拉伸粘结强度、定伸粘结性、冷拉热压±25%粘结性、撕裂强度、拉伸强度、断裂伸长率、弹性回复率、触变性;
经进一步分析,助催化剂为蒙脱土与壳聚糖制成的复合微球(即壳聚糖微球),然后进行巯基改性后,鳌合了钛和锡,由于复合微球的表面积大,吸附能力强,能够增强助催化剂与反应物的接触面积,而且催化活性高,从而能够缩短醇型硅酮密封胶的表干时间,提高醇型硅酮密封胶的固化速度;部分巯基还能够起到提高硅酮胶的交联密度的作用,从而提高了醇型硅酮密封胶的粘结力、机械强度、密封性;
改性填料为对不同粒径的碳酸钙和蒙脱土依次进行胶体包覆和偶联改性,在醇型硅酮密封胶受到剪切时,经过胶体包覆的不同粒径的碳酸钙和蒙脱土能够相互配合,降低醇型硅酮密封胶的稠度,而在停止剪切时,能够起到提高醇型硅酮密封胶的稠度的作用,从而提高了醇型硅酮密封胶的触变性;此外,经过偶联改性后,能够提高碳酸钙和蒙脱土与基胶之间的交联密度,从而提高了醇型硅酮密封胶的粘结力、机械强度,密封性。
试验例2
将实施例1-3和对比例1-2制备的的醇型硅酮密封胶制成测试样品后,完全浸泡于质量分数为10%的盐酸水溶液中,在23℃中下完全浸泡24h,然后对测试试样的撕裂强度、拉伸强度、断裂伸长率、弹性回复率进行检测,检测结果如下:
试验例3
将实施例1-3和对比例1-2制备的醇型硅酮密封胶制成测试样品后,完全浸泡于质量分数为10%的氢氧化钠水溶液中,在23℃中下完全浸泡24h,然后对测试试样的撕裂强度、拉伸强度、断裂伸长率、弹性回复率进行检测,检测结果如下:
由试验例2和试验例3的结果可以看出,通过在醇型硅酮密封胶中加入改性填料,能够提高醇型硅酮密封胶的耐腐蚀性;
经进一步分析,改性填料能够提高碳酸钙和蒙脱土与基胶之间的交联密度的同时,基胶、偶联剂、胶体包覆层、碳酸钙和蒙脱土之间能够在固化后的醇型硅酮密封胶表面形成一层网状结构,从而减少酸和碱的腐蚀,从而提高醇型硅酮密封胶的耐腐蚀性。
试验例4
将实施例1-3和对比例1-2制备的醇型硅酮密封胶在避光条件下储存12个月后,对表干时间、固化速度、拉伸粘结强度、60%定伸粘结性、100%定伸粘结性、125%定伸粘结性、160%定伸粘结性、200%定伸粘结性、冷拉热压±25%粘结性、撕裂强度、拉伸强度、断裂伸长率、弹性回复率、耐压气密性、触变性进行测试,并观察醇型硅酮密封胶是否产生结晶,测试和观察结果如下:
由上述结果可以看出,通过在醇型硅酮密封胶中加入助催化剂和改性填料,能够延长醇型硅酮密封胶的储存保质期;
经进一步分析,一方面,助催化剂中复合微球,及改性填料中偶联层,均具有一定的稳定性作用,能够防止硅酮胶结晶;另一方面,助催化剂中的巯基与钛和锡的螯合物,及改性填料中的胶体包覆层,能够避免空气中的水蒸气对醇型硅酮密封胶的影响,从而能够起到延长醇型硅酮密封胶的储存保质期的作用。
除非另有说明,本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种醇型硅酮密封胶的制备方法,其特征在于,由以下步骤组成:制备助催化剂,制备改性填料,制备基料,混合;
所述制备助催化剂步骤为,将微米级蒙脱土与去离子水混合均匀,得到蒙脱土悬浮液;将壳聚糖与醋酸水溶液混合均匀,得到壳聚糖醋酸溶液;将蒙脱土悬浮液与壳聚糖醋酸溶液在40-50℃下搅拌,得到混合溶液;将氢氧化钠与去离子水混合均匀,得到氢氧化钠水溶液;将氢氧化钠水溶液在30-50℃下搅拌,同时向氢氧化钠水溶液中滴加混合溶液,滴加结束后继续搅拌30-40min,加入戊二醛水溶液,继续搅拌5-6h,过滤,清洗滤渣,然后将滤渣进行冷冻干燥,冷冻干燥结束得到壳聚糖微球;将γ-巯丙基三甲氧基硅烷、第一份无水乙醇、去离子水、冰醋酸在30-50℃下搅拌,加入壳聚糖微球,继续搅拌,然后升温至110-120℃,继续搅拌,过滤,清洗、烘干滤渣,得到改性壳聚糖微球;将改性壳聚糖微球、四氯化钛、四氯化锡、第二份无水乙醇在60-70℃下搅拌,过滤,清洗、烘干滤渣,得到助催化剂;
所述制备助催化剂步骤中,所述蒙脱土悬浮液中微米级蒙脱土、所述壳聚糖醋酸溶液中壳聚糖、所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠、戊二醛水溶液、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、第一份无水乙醇、去离子水、冰醋酸、四氯化钛、四氯化锡、第二份无水乙醇的质量比为0.5-0.6:2-2.5:9-10:60-70:11-12:44-45:12-15:1.5-1.8:0.6-0.7:0.3-0.4:320-350;
所述制备改性填料步骤为,将纳米级碳酸钙、纳米级蒙脱土、微米级蒙脱土、去离子水混合均匀,得到悬浊液;将海藻酸钠与去离子水混合均匀,得到海藻酸钠溶液;将海藻酸钠溶液进行超声震荡,同时向海藻酸钠溶液中缓慢加入悬浊液,加入结束后加入柠檬酸,继续超声震荡,滴加戊二醛水溶液,滴加结束后继续超声震荡的同时进行紫外光照射,得到反应液;将甲醇进行超声震荡,同时向甲醇中缓慢加入反应液,加入结束后继续超声震荡,过滤,对滤渣进行冷冻干燥,得到初级改性填料;将硅烷偶联剂Si-69与无水乙醇混合均匀后,均匀喷淋于初级改性填料表面,然后进行冷冻干燥,得到改性填料;
所述制备改性填料步骤中,所述悬浊液中,纳米级碳酸钙、纳米级蒙脱土、微米级蒙脱土、去离子水的质量比为10-12:2-2.2:3.5-3.8:400-420;
所述悬浊液中纳米级碳酸钙、所述海藻酸钠溶液中海藻酸钠、柠檬酸、戊二醛水溶液、甲醇、硅烷偶联剂Si-69、无水乙醇的质量比为10-12:30-35:9-10:14-15:1800-2000:0.4-0.45:2-2.5;
所述制备基料步骤,将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、改性填料、气相白炭黑进行共混脱水,共混脱水结束,得到基料;
所述制备基料步骤中,α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、改性填料、气相白炭黑的质量比为200-210:30-35:230-250:20-30;
所述混合步骤为,将基料、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、二月桂酸二正辛基锡、助催化剂进行混合,混合结束,得到醇型硅酮密封胶;
所述混合步骤中,基料、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、二月桂酸二正辛基锡、助催化剂的质量比为300-310:12-13:3-4:4-4.5:1-1.5:2.5-3:7-8。
2.根据权利要求1所述的醇型硅酮密封胶的制备方法,其特征在于,所述制备助催化剂步骤中,所述蒙脱土悬浮液中,微米级蒙脱土与去离子水的质量比为0.5-0.6:30-35;
所述微米级蒙脱土的粒径为2-3μm;
所述壳聚糖醋酸溶液中,壳聚糖与醋酸水溶液的质量比为2-2.5:100-105;
所述醋酸水溶液的质量分数为1.8-2%;
所述壳聚糖的脱乙酰度为90-95%,重均分子量为5-10万;
所述氢氧化钠水溶液中,氢氧化钠与去离子水的质量比为9-10:100-110;
所述混合溶液的滴加速度为1.5-2g/min。
3.根据权利要求1所述的醇型硅酮密封胶的制备方法,其特征在于,所述制备助催化剂步骤中,所述戊二醛水溶液的质量分数为0.2-0.3%。
4.根据权利要求1所述的醇型硅酮密封胶的制备方法,其特征在于,所述制备改性填料步骤中,所述纳米级碳酸钙的粒径为300-500nm;
所述纳米级蒙脱土的粒径为20-40nm;
所述微米级蒙脱土的粒径为2-3μm;
所述海藻酸钠溶液中,海藻酸钠与去离子水的质量比为30-35:100-110。
5.根据权利要求1所述的醇型硅酮密封胶的制备方法,其特征在于,所述制备改性填料步骤中,所述戊二醛水溶液的质量分数为2-2.2%。
6.根据权利要求1所述的醇型硅酮密封胶的制备方法,其特征在于,所述制备改性填料步骤中,所述悬浊液的加入速度为10-12g/min;
所述戊二醛水溶液的滴加速度为4-5g/min;
所述反应液的加入速度为20-25g/min;
所述紫外光照射时的波长为30-60nm。
7.根据权利要求1所述的醇型硅酮密封胶的制备方法,其特征在于,所述制备基料步骤中,所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷在25℃下的粘度为100000-120000mPa·s;
所述二甲基硅油在25℃下的粘度为100-110mPa·s;
所述共混脱水的温度为110-120℃,真空度为0.08-0.09MPa,时间为150-180min。
8.根据权利要求1所述的醇型硅酮密封胶的制备方法,其特征在于,所述混合步骤中,所述混合时的温度为20-25℃,搅拌速度为800-1000rpm,真空度为0.08-0.09MPa,时间为100-120min。
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