CN1931925A

CN1931925A - 不粘性硅橡胶混炼胶及其制备方法

Info

Publication number: CN1931925A
Application number: CN 200510099269
Authority: CN
Inventors: 杨钧
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-03-21

Abstract

本发明涉及不粘性硅橡胶混炼胶及其制备方法。提供了一种添加了聚四氟乙烯的不粘性硅橡胶混炼胶，它包含：硅橡胶生胶；以及位于所述硅橡胶生胶中的聚四氟乙烯，其中所述聚四氟乙烯的用量为0.25－2重量份/100重量份硅橡胶生胶。还提供了一种制备不粘性硅橡胶混炼胶的方法，它包括：(a)将硅橡胶生胶与聚四氟乙烯混合，形成硅橡胶混炼胶，其中所述聚四氟乙烯的用量为0.25－2重量份/100重量份硅橡胶生胶；(b)将所得的硅橡胶混炼胶薄通4－8次，使聚四氟乙烯分散于硅橡胶混炼胶中，得到不粘性硅橡胶混炼胶。

Description

不粘性硅橡胶混炼胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及不粘性硅橡胶混炼胶及其制备方法。更具体地说，本发明提供了一种添加了聚四氟乙烯的不粘性硅橡胶混炼胶，及其制备方法。

背景技术

在橡胶工业中，硅橡胶通常用来制造绝缘零件、密封圈、密封型材等。通常，这些硅橡胶产品主要用于高温(例如，可高达250℃)环境。但是，由于硅橡胶生胶本身的特性，硅橡胶混炼胶在加工过程中容易粘连到开炼机辊筒、操作台或与其接触的物体上，从而造成对其它物体的污染。这就导致了硅橡胶混炼胶的加工工艺和过程变得难以控制，非但影响了产率，还会使加工过程变得不方便、不清洁。

然而，迄今为止，现有技术中还没有提出解决上述技术问题的方法。

因此，本领域迫切需要开发一种在加工时不会粘连到其它物品上的不粘性硅橡胶混炼胶。

发明内容

本发明采用向硅橡胶生胶中添加聚四氟乙烯的方法，得到了一种不粘性硅橡胶混炼胶，改善了硅橡胶混炼胶的加工工艺性能，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种不粘性硅橡胶混炼胶，它包含：硅橡胶生胶；以及位于所述硅橡胶生胶中的聚四氟乙烯，其中所述聚四氟乙烯的用量为0.25-2重量份/100重量份硅橡胶生胶。

在一个优选的实施方式中，所述硅橡胶生胶选自甲基硅橡胶、乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、以及它们中的一种或多种的混合物。

在另一个优选的实施方式中，所述不粘性硅橡胶混炼胶还包含选自下组的添加剂：10-50phr的气相法白炭黑以及0.5-3phr的过氧化物硫化剂。

在另一个优选的实施方式中，所述聚四氟乙烯的用量为0.5-1重量份/100重量份硅橡胶生胶。

在另一个优选的实施方式中，所述聚四氟乙烯的用量为0.6重量份/100重量份硅橡胶生胶。

另一方面，本发明提供了一种制备不粘性硅橡胶混炼胶的方法，它包括：(a)将硅橡胶生胶与聚四氟乙烯混合，形成硅橡胶混炼胶，其中所述聚四氟乙烯的用量为0.25-2重量份/100重量份硅橡胶生胶；(b)将所得的硅橡胶混炼胶薄通4-8次，使聚四氟乙烯分散于硅橡胶混炼胶中，得到不粘性硅橡胶混炼胶。

在另一个优选的实施方式中，上述方法还包括以下步骤：向所述硅橡胶混炼胶中添加选自下组的添加剂：10-50phr的气相法白炭黑以及0.5-3phr的过氧化物硫化剂。

再一方面，本发明提供了一种用于制备不粘性硅橡胶混炼胶的组合物，它包含100重量份的硅橡胶生胶和0.25-2重量份的聚四氟乙烯。

具体实施方式

本发明的发明人在进行了广泛而深入的研究之后发现，通过向硅橡胶生胶中加入一定量的聚四氟乙烯，可以得到很容易从辊筒上剥离下来、并且剥离后在辊筒上也不留下任何硅橡胶残胶的不粘性硅橡胶混炼胶。并且，由于聚四氟乙烯的用量较少，硅橡胶生胶的其它物理性能基本上不受影响。此外，由于聚四氟乙烯的电性能和耐化学介质性能要远优于硅橡胶生胶，因此硅橡胶生胶的电性能和耐化学介质性能也基本上不受影响。基于上述发现，本发明得以完成。

本文中使用的术语“硅橡胶生胶”是指硅橡胶聚合物或加入填料的硅橡胶聚合物。

本文中使用的术语“硅橡胶混炼胶”是指由硅橡胶生胶、填料、硫化剂和其它加工助剂组成的混合物。

本文中使用的术语“硅橡胶”是指硅橡胶混炼胶经过高温硫化过程的制成品。不粘性硅橡胶混炼胶

本发明的不粘性硅橡胶混炼胶包含：硅橡胶生胶，以及添加在所述硅橡胶生胶中的聚四氟乙烯。

本发明中采用的硅橡胶生胶没有特别限制，可以是本领域常用的各种硅橡胶生胶，代表性的例子包括，但不限于：甲基硅橡胶(MQ)、乙烯基硅橡胶(VMQ)、苯基硅橡胶(PVMQ)等、以及它们中的一种或多种的混合物。较佳地，所述硅橡胶生胶是甲基硅橡胶或乙烯基硅橡胶。

本发明采用的聚四氟乙烯是四氟乙烯聚合物，优选通过分散法制得的聚合产物。聚四氟乙烯的分子量约为1000-10,000万，较佳的是2000-8,000万。

在本发明的不粘性硅橡胶混炼胶中，所述聚四氟乙烯的用量约为0.25-2重量份/100重量份硅橡胶生胶(phr)，较佳的是0.5-1phr，最好是0.6phr。当聚四氟乙烯的用量少于0.25phr时，硅橡胶混炼胶的不粘性表现地不明显；而当聚四氟乙烯的用量大于2phr时，硅橡胶混炼胶变得坚硬而强韧，非常难于混炼。并且，当聚四氟乙烯的用量较大时，很容易产生结团，不利于硅橡胶混炼胶的加工利用。

除了硅橡胶生胶和聚四氟乙烯之外，本发明的不粘性硅橡胶混炼胶还可含有其它一些橡胶领域常用的添加剂，例如气相法白炭黑和过氧化物硫化剂。通常，气相法白炭黑的用量为10-50phr，过氧化物硫化剂的用量为0.5-3phr。

制备不粘性硅橡胶混炼胶的方法

本发明的制备不粘性硅橡胶混炼胶的方法包括：(a)将硅橡胶生胶与聚四氟乙烯混合，形成硅橡胶混炼胶；(b)将所得的硅橡胶混炼胶薄通(即，将开炼机的辊距放到最小的位置，使胶料通过数次(例如4-8次)，从而充分混炼)，使聚四氟乙烯均匀地分散在硅橡胶混炼胶中。

聚四氟乙烯只有在硅橡胶混炼胶中分散均匀，才能获得良好的不粘性效果。因此，为了确保聚四氟乙烯在硅橡胶混炼胶中分散均匀，在添加聚四氟乙烯的粉料后，优选将混炼胶薄通4-8次，较佳的是5-6次。

本发明方法可以在常规的温度和压力下进行，例如在23℃和常压下进行。也可在加压或减压下进行。

本发明的主要优点在于：

本发明的不粘性硅橡胶混炼胶在加工时不会粘连到其它物品上，使得硅橡胶混炼胶的加工工艺和过程更为方便和洁净，从而更容易控制硅橡胶混炼胶的加工工艺和过程。本发明的制备方法简便，成本低廉。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非注明，否则所有的份数为重量份数，所有的百分比为重量百分比。

实施例1-2

不粘性硅橡胶混炼胶的制备

实施例1-2中采用Wacker公司生产的硅橡胶生胶Elastosil R401/70和3M公司生产的聚四氟乙烯PTFE TF2071(分散法制备)来制备不粘性硅橡胶混炼胶。

硅橡胶混炼胶的混炼方法如下：在两辊开炼机(型号：X(S)K-160，购自上海双象橡塑机械有限公司)上混炼硅橡胶混炼胶，首先加入硅橡胶生胶，使其包辊；接着加入少量Fe₂O₃(少于约50％)；再加入剩余Fe₂O₃、过氧化物硫化剂和PTFE；最后薄通5-6次，将胶料制成薄片。

硅橡胶混炼胶的配方及各组分的用量示于表1。

表1

硅橡胶混炼胶的配方	供应商	商品名	对照	实施例1	实施例2
硅橡胶混炼胶的配方	供应商	商品名	对照	实施例1	实施例2	硅橡胶生胶	Wacker公司	Elastosil R401/70	100	100	100
氧化铁红Fe₂O₃	Bayer公司	Bayferrox 110	3	3	3	硅橡胶生胶	Wacker公司	Elastosil R401/70	100	100	100
氧化铁红Fe₂O₃	Bayer公司	Bayferrox 110	3	3	3	过氧化物硫化剂	Akzo-Nobel公司	Trigonox 29-40	1.25	1.25	1.25
聚四氟乙烯PTFE	3M Dyneon公司	TF2071	0	0.5	1	过氧化物硫化剂	Akzo-Nobel公司	Trigonox 29-40	1.25	1.25	1.25
聚四氟乙烯PTFE	3M Dyneon公司	TF2071	0	0.5	1	合计			104.25	104.75	105.25

根据表1中列出的配方及用量，通过不同聚四氟乙烯用量的对比试验，得出聚四氟乙烯的最佳用量为0.5-1phr。另外，实验结果还表明，如果聚四氟乙烯的用量过小(低于0.2phr)，不能产生不粘性效果；如果聚四氟乙烯的用量过大，胶料变得坚硬而有韧性，失去了橡胶的弹性。并且，当聚四氟乙烯的用量过大(高于2.5phr)时，分散法聚四氟乙烯颗粒易于产生结团现象，很难在硅橡胶混炼胶中均匀地分散。

实施例3

硅橡胶混炼胶物理性能的测定

使用GB/T 528-1998法测定硅橡胶混炼胶的物理性能，测试条件如下：

测试仪器为购自Alpha Technologies Tension公司的TENSOMETER 2000；将其设置为：拉伸速率＝500.0000mm/分钟，额定负荷＝1.000kN，湿度为70％，温度为73。

表2示出了硅橡胶混炼胶物理性能的测定结果。

表2

硅橡胶混炼胶，流变数据MDR(160℃，6分钟)	对照	实施例1	实施例2
硅橡胶混炼胶，流变数据MDR(160℃，6分钟)	对照	实施例1	实施例2	ML^a，磅·英寸(牛顿·米)	0.69(0.077)	0.86(0.096)	1.25(0.139)
MH^b，磅·英寸(牛顿·米)	14.30	14.79	14.93	ML^a，磅·英寸(牛顿·米)	0.69(0.077)	0.86(0.096)	1.25(0.139)
MH^b，磅·英寸(牛顿·米)	14.30	14.79	14.93	Ts1^c，分钟	0.40	0.39	0.39
Ts2^d，分钟	0.47	0.46	0.46	Ts1^c，分钟	0.40	0.39	0.39
Ts2^d，分钟	0.47	0.46	0.46	T10^e，分钟	0.43	0.42	0.41
T50^f，分钟	0.85	0.81	0.81	T10^e，分钟	0.43	0.42	0.41
T50^f，分钟	0.85	0.81	0.81	T90^g，分钟	2.13	2.05	2.04
门尼粘度，ML₁₊₄100℃	18	23	31	T90^g，分钟	2.13	2.05	2.04

^aML为流变曲线上的最低扭距

^bMH为流变曲线上的最高扭距

^cTs1为流变曲线上的第一焦烧时间

^dTs2为流变曲线上的第二焦烧时间

^eT10为流变曲线上扭距达到[(最高扭距-最低扭距)×10％]时相对应的时间

^fT50为流变曲线上扭距达到[(最高扭距-最低扭距)×50％]时相对应的时间

^gT90为流变曲线上扭距达到[(最高扭距-最低扭距)×90％]时相对应的时间

从表2中可以明显地看出，对0照样品和添加0.5重量份和1重量份聚四氟乙烯的硅橡胶混炼胶的流变性能和门尼粘度均无明显差异，说明在该聚四氟乙烯添加量下硅橡胶混炼胶的流变性能和流动性能没有较大改变。因此，采用本发明的硅橡胶混炼胶的加工性能基本不变。

注：关于GB/T 528-1998法的说明

本标准适用于硫化橡胶的拉伸性能(拉伸强度、扯断伸长率、拉伸模量)的测定。试样为哑铃型，采用总长为115mm，端头宽度为25mm，狭小平行部分宽度为6.0mm，标距为25mm的试样。

拉伸强度＝F/(b×d)

F为试样被拉断时所受的力，N或kgf

b为试样工作部分宽度，mm

d为试样工作部分宽度，mm

扯断伸长率＝(L-L₀)/L₀×100％

L为试样扯断时的标距

L₀为试样初始时的标距。

实施例4

硅橡胶硫化胶物理性能的测定

使用GB 531-83、GB/T 528-1998或GB 533法，在165℃下测定硅橡胶硫化胶的物理性能30分钟，所述硅橡胶硫化胶未经过二段硫化(二段硫化是指将平板硫化后的橡胶放入烘箱，在某一温度下烘烤一定时间使其硫化更充分)，结果示于表3。

表3

	对照	实施例1	实施例2
	对照	实施例1	实施例2	硬度，Shore A	67	67	68
拉伸强度，Mpa	10.4	10.3	10.3	硬度，Shore A	67	67	68
拉伸强度，Mpa	10.4	10.3	10.3	扯断伸长率％	531	535	545
100％拉伸模量，Mpa	1.8	1.8	2.0	扯断伸长率％	531	535	545
100％拉伸模量，Mpa	1.8	1.8	2.0	密度	1.198	1.206	1.200

从表3中可以明显地看出，本发明对胶料的物理性能没有明显影响。这一结果说明本发明保持了胶料原有的物理性能。

注：(1)关于GB 531-83法的说明

本方法用于测定在邵尔A型20-90°范围内的硫化橡胶及类似物的硬度。试验时用外力将邵氏硬度计压针压在硫化橡胶试样表面上，观察硬度计所示的度数。

(2)关于GB/T 528-1998法的说明

本标准规定了用液体静力学原理测定橡胶密度的方法，即测定试样在不同条件下的质量，然后计算其密度。橡胶密度就是在给定温度下，单位体积橡胶的质量，以每立方厘米克(g/cm³)或每立方米兆克(Mg/m³)表示。

(3)关于GB 533法的说明

本标准规定了用液体静力学原理测定橡胶密度的方法，即测定试样在不同条件下的质量，然后计算其密度。橡胶密度就是在给定温度下，单位体积橡胶的质量，以每立方厘米克(g/cm3)或每立方米兆克(Mg/m3)表示。

试样在试验温度下的密度(ρ)按下式计算：

ρ＝m1×ρ₀/(m1-m2)

式中，m1：试样在空气中的质量，g

m2：试样在水中的质量，g

ρ₀：蒸馏水在试验温度下的密度

实施例5

聚四氟乙烯的用量对硅橡胶混炼胶的不粘性的影响

按与实施例1-2所述相同的方法，测定聚四氟乙烯的用量对硅橡胶混炼胶的不粘性的影响，结果示于表4。

表4

聚四氟乙烯的用量，phr	0	0.15	0.25	0.5	1	2	3
聚四氟乙烯的用量，phr	0	0.15	0.25	0.5	1	2	3	不粘性^*	无	不明显	明显	明显	明显	明显(胶料稍变硬)	胶料变硬

^*不粘性：把胶料从辊筒上剥离下来后，通过手感来判断辊筒表面的残留硅胶的多少

从表4中可以明显地看出，当聚四氟乙烯的添加量为0.25-1phr时，胶料的不粘性有明显改善。

实施例6

不粘性硅橡胶混炼胶的电性能的测定

使用GB 1693-81、GB 1694-81、GB/T 1695-81或GB/T 1692-92法，测定不粘性硅橡胶混炼胶的电性能，并与硅橡胶生胶Elastosil R401/70的电性能进行比较。结果示于表5。

表5

电性能	不粘性硅橡胶混炼胶	Elastosil R401/70
电性能	不粘性硅橡胶混炼胶	Elastosil R401/70	介电常数，在23℃、50Hz时	3.1	2.7-3.3
介电损耗因子			介电常数，在23℃、50Hz时	3.1	2.7-3.3
介电损耗因子			在23℃、50Hz时	0.005	0.005
在23℃、50kHz时	0.0065	0.0065	在23℃、50Hz时	0.005	0.005
在23℃、50kHz时	0.0065	0.0065	在23℃、50MHz时	0.008	0.008
介电强度，kV/mm	18	18-20	在23℃、50MHz时	0.008	0.008
介电强度，kV/mm	18	18-20	体积电阻，Ω·cm	10¹⁵	10¹⁵-10¹⁶
表面电阻，Ω	10¹²	10¹²-10¹³	体积电阻，Ω·cm	10¹⁵	10¹⁵-10¹⁶

从表5中可以明显地看出，本发明对硅橡胶胶料的电性能没有明显影响。这一结果说明本发明保持了硅橡胶胶料原有的电性能。

注：(1)关于GB 1693-81法的说明

该方法适用于将试样置于频率为50Hz的交变电场下，测定其介质损耗角正切值和电容，并通过电容计算出介电常数。

(2)关于GB 1694-81法的说明

该方法适用于将试样置于高频电场下，测定其电容和介质损耗角正切值，并通过电容计算出介电常数。

(3)关于GB/T 1695-81法的说明

该方法适用于用连续均匀升压或逐级升压的方式，对试样施加交流电压直至击穿，测量击穿电压值，计算试样的击穿强度，即介电强度。

介电强度E(kV/mm)按下式计算：

E＝U/d

U＝击穿电压，kV；d＝试样厚度，mm。

(4)关于GB/T 1692-92法的说明

该方法适用于电阻大于10⁸Ω的硫化橡胶绝缘电阻率的测定。试验通过对试样施加直流电压，测定通过垂直于试样或沿试样表面的泄漏电流，计算出试样的体积电阻率或表面电阻率。

虽然为了清楚和理解的目的，已对本发明进行了详细的描述，但是在阅读了本申请说明书之后，本领域技术人员将会明白，在不偏离本发明的精神和实质的前提下，可以对本发明进行各种修改和改变，这些修改和改变均落入所附权利要求书及其等价内容所包括的范围之内。

Claims

1.一种不粘性硅橡胶混炼胶，它包含：

硅橡胶生胶；

位于所述硅橡胶生胶中的聚四氟乙烯，其中所述聚四氟乙烯的用量为0.25-2重量份/100重量份硅橡胶生胶。

2.如权利要求1所述的不粘性硅橡胶混炼胶，其特征在于，所述硅橡胶生胶选自甲基硅橡胶、乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、以及它们中的一种或多种的混合物。

3.如权利要求1或2所述的不粘性硅橡胶混炼胶，其特征在于，它还包含选自下组的添加剂：10-50phr的气相法白炭黑以及0.5-3phr的过氧化物硫化剂。

4.如权利要求1所述的不粘性硅橡胶混炼胶，其特征在于，所述聚四氟乙烯的用量为0.5-1重量份/100重量份硅橡胶生胶。

5.如权利要求4所述的不粘性硅橡胶混炼胶，其特征在于，所述聚四氟乙烯的用量为0.6重量份/100重量份硅橡胶生胶。

6.一种制备不粘性硅橡胶混炼胶的方法，它包括：

(a)将硅橡胶生胶与聚四氟乙烯混合，形成硅橡胶混炼胶，其中所述聚四氟乙烯的用量为0.25-2重量份/100重量份硅橡胶生胶；

(b)将所得的硅橡胶混炼胶薄通4-8次，使聚四氟乙烯分散于硅橡胶混炼胶中，得到不粘性硅橡胶混炼胶。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述硅橡胶生胶选自甲基硅橡胶、乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、以及它们中的一种或多种的混合物。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯的用量为0.5-1重量份/100重量份硅橡胶生胶。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，它还包括以下步骤：向所述硅橡胶混炼胶中添加选自下组的添加剂：10-50phr的气相法白炭黑以及0.5-3phr的过氧化物硫化剂。

10.一种用于制备不粘性硅橡胶混炼胶的组合物，其特征在于，它包含100重量份的硅橡胶生胶和0.25-2重量份的聚四氟乙烯。