室溫固化型單組份耐高溫硅膠及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種室溫固化型單組份耐高溫硅膠，包括羥基封端的聚硅氧烷90～110份；硅油1～5份；聚甲基三乙氧基硅烷5～20份；合成補(bǔ)強(qiáng)劑10～20份；補(bǔ)強(qiáng)填料10～20份；耐高溫填料50～200份；交聯(lián)劑2～10份；偶聯(lián)劑2～5份；催化劑0.2～2份。其制備方法為：將羥基封端的聚硅氧烷、硅油、聚甲基三乙氧基硅烷、合成補(bǔ)強(qiáng)劑及補(bǔ)強(qiáng)填料加入攪拌機(jī)內(nèi)，抽真空后攪拌；加入耐高溫填料，加熱后抽真空攪拌；再加入交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑和催化劑，真空下攪拌制得。本發(fā)明通過在羥基封端的聚硅氧烷中加入苯基硅油和聚甲基三乙氧基硅烷作為耐高溫助劑和耐高溫填料，可明顯提高硅膠的耐高溫性能，加入合成補(bǔ)強(qiáng)劑和補(bǔ)強(qiáng)填料可提高有機(jī)硅膠的力學(xué)性能。
【專利說明】室溫固化型單組份耐高溫硅膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可在高溫環(huán)境下使用的有機(jī)硅膠，具體涉及一種室溫固化型單組分硅膠及其制備方法，主要應(yīng)用在高溫環(huán)境中的陶瓷、金屬、不銹鋼等材料的粘接與密封。
【背景技術(shù)】
[0002]室溫固化型單組份耐高溫硅膠是以羥基封端的聚硅氧烷為原料制成的一類耐高溫的硅膠，其不含有機(jī)溶劑，收縮率小，不污染環(huán)境，可室溫固化，節(jié)約能源，使用方便。然而傳統(tǒng)加工方式的硅橡膠只能在180-200°C情況下長(zhǎng)期使用，超過200°C時(shí)，硅橡膠就會(huì)硬度上升，龜裂失去彈性，無使用價(jià)值。但在某些特定條件下，對(duì)硅膠的耐高溫性能有很高的要求，而現(xiàn)有技術(shù)中，生產(chǎn)的普通耐高溫硅膠不能長(zhǎng)時(shí)間承受發(fā)動(dòng)機(jī)密封部件200°C以上的高溫和點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫，彈性恢復(fù)性不夠好，低溫下彈性下降，長(zhǎng)時(shí)間使用易產(chǎn)生彈性疲勞，影響密封性能。
[0003]申請(qǐng)?zhí)枮?00810091446.4的專利公開了一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤用粘接密封材料，單組份耐高溫密封膠，其是在羥基封端的聚硅氧烷主鏈中引入苯基，加入耐高溫填料來提高硅酮密封膠的耐熱性能和耐低溫性能，同時(shí)引入鏈增長(zhǎng)劑來提高硅酮密封膠的彈性，但只能耐260°C的高溫。申請(qǐng)?zhí)枮?01010560756.3的專利公開了一種單組份耐高溫硅酮密封膠的制法，使用了金屬散熱導(dǎo)電劑，減小了因局部熱積聚產(chǎn)生的密封性能下降和局部靜電積聚產(chǎn)生的危害，低模量，產(chǎn)品使用性能好，也只能耐260°C的高溫。申請(qǐng)?zhí)枮?01010551795.7的專利公開了一種耐高溫硅橡膠及其制法，但其在300°C烤箱中烤四小時(shí)后，其拉伸強(qiáng)度由IlMPa下降到7MPa，伸長(zhǎng)率由628%下降到340%，撕裂強(qiáng)度由26KN.M下降到16KN.M，均有較大幅度的下降。申請(qǐng)?zhí)枮?01110348679.X的專利公開了一種耐高溫硅橡膠的原料配方，采用甲基乙烯基硅橡膠為基膠，加入納米耐熱添加劑，雖使其能耐400°C左右的高溫，但所采用的白炭黑具有致命的不足。
[0004]目前主要通過三種 方法來提高硅橡膠的耐熱性能:1.通過改變硅橡膠分子側(cè)基的結(jié)構(gòu)，如引入苯基等來抑制由于硅橡膠的有機(jī)側(cè)基因氧化分解而引起的交聯(lián)和降解反應(yīng)[1]([1]強(qiáng)軍鋒，井新利，王楊勇，等.硅橡膠耐熱性的研究進(jìn)展[J]?；ば滦筒牧?，2003,31 (10):5-12.) ；2.通過向硅橡膠分子主鏈中引入大體積的鏈段，如碳十硼烷基等來防止硅橡膠主鏈因氧化解聚而引起的降解；3.通過添加耐熱助劑，如三氧化二鐵、稀土元素等來抑制硅橡膠的側(cè)鏈交聯(lián)。其中向硅橡膠中加入耐熱填料是最為有效、經(jīng)濟(jì)、方便快捷的方法[2] ([2]彭亞嵐，蘇正濤，劉軍，等.氧化鐵紅對(duì)熱硫化硅橡膠熱老化性能的影響[J].有機(jī)硅材料，2005，19(4) =14-16.) ο
[0005]上述公開文獻(xiàn)中，其制備的硅膠仍然具有耐高溫性能和力學(xué)性能上的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，首先提供了一種耐高溫性能好，而且力學(xué)性能佳的室溫固化型單組份耐高溫硅膠。[0007]本發(fā)明提供的室溫固化型單組份耐高溫硅膠，包括下述重量份的組分:
[0008]輕基封端的聚娃氧燒90?110份；娃油I?5份；聚甲基三乙氧基娃燒5?20份；合成補(bǔ)強(qiáng)劑10?20份；補(bǔ)強(qiáng)填料10?20份；耐高溫填料50?200份；交聯(lián)劑2?10份；偶聯(lián)劑2?5份；催化劑0.2?2份。
[0009]本發(fā)明另一目的在于提供了一種室溫固化型單組份耐高溫硅膠制備方法，包括下述步驟:
[0010]I).將羥基封端的聚硅氧烷、硅油、聚甲基三乙氧基硅烷、合成補(bǔ)強(qiáng)劑及補(bǔ)強(qiáng)填料按重量份加入攪拌機(jī)內(nèi)，抽真空，真空度0.1-0.2MPa，轉(zhuǎn)數(shù)40-50rpm下攪拌60分鐘左右；
[0011]2).加入耐高溫填料，加熱到115-125°c，抽真空，真空度0.1-0.2MPa，轉(zhuǎn)數(shù)40-50rpm下攪拌120分鐘左右；
[0012]3).加入交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑和催化劑，在真空度0.1-0.2MPa，轉(zhuǎn)數(shù)40_50rpm下攪拌10-20分鐘后制得室溫固化型單組份耐高溫硅膠。
[0013]本發(fā)明提供的室溫固化型單組份耐高溫硅膠，主要通過合成補(bǔ)強(qiáng)劑、補(bǔ)強(qiáng)填料和耐高溫助劑的復(fù)配，可使得有機(jī)硅膠的力學(xué)性能和耐高溫性能均得到有效的提高，首先，采用合成補(bǔ)強(qiáng)劑來提高有機(jī)硅膠的力學(xué)性能，既提高了本發(fā)明高溫膠對(duì)應(yīng)力的承受能力；同時(shí)可使之具有良好的伸縮能力，增加了體系的扯斷伸長(zhǎng)率也延緩了復(fù)合體系的斷裂進(jìn)程，增大了本發(fā)明耐高溫膠的扯斷伸長(zhǎng)率；從而達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的效果；其次，采用納米蒙脫土替代傳統(tǒng)的白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)填料，可以使橡膠的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等性能大幅度提高；第三，在硅膠中添加適量的聚甲基三乙氧基硅烷、高苯基硅油作為耐高溫助劑，碳化硅作為耐高溫填料，能提聞?dòng)袡C(jī)娃I父的耐聞溫性能，可耐聞溫400 C左右。
[0014]本發(fā)明提供的室溫固化型單組份耐高溫硅膠制備方法，不需要復(fù)雜的設(shè)備，加工簡(jiǎn)單，成本低廉，適合 工業(yè)化生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于高溫環(huán)境中的陶瓷、金屬、不銹鋼等材料的粘接與密封。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例，僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]本發(fā)明首先提供了一種室溫固化型單組份耐高溫硅膠，包括下述重量份的組分:
[0017]羥基封端的聚硅氧烷90?110份；娃油I?5份；聚甲基三乙氧基硅烷5?20份；合成補(bǔ)強(qiáng)劑10?20份；補(bǔ)強(qiáng)填料10?20份；耐高溫填料50?200份；交聯(lián)劑2?10份；偶聯(lián)劑2?5份；催化劑0.2?2份。
[0018]上述室溫固化型單組份耐高溫硅膠的組分中，所述的羥基封端的聚硅氧烷可優(yōu)選α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷，主要成分為氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷，可與交聯(lián)劑、催化劑在室溫下較好的固化，能在-60?200°C溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期保持彈性，具有優(yōu)良的電性能和化學(xué)穩(wěn)定性，能耐水、耐臭氧、耐氣候老化。
[0019]上述室溫固化型單組份耐高溫硅膠的組分中，所述的聚甲基三乙氧基硅烷具有較好的憎水性及較高的耐熱性，在硅膠中添加適量的聚甲基三乙氧基硅烷作為耐高溫助劑，能提聞?dòng)袡C(jī)娃I父的耐聞溫性能。
[0020]上述室溫固化型單組份耐高溫硅膠的組分中，所述的合成補(bǔ)強(qiáng)劑包括下述重量份的組分:正硅酸乙酯90?110份、聚甲基三乙氧基硅烷20?100份、三甲基硅醇150?300份、乙醇60?80份、醋酸水溶液5?15份。上述組分中，通過聚甲基三乙氧基硅烷來反應(yīng)，以構(gòu)成合成補(bǔ)強(qiáng)劑的骨架結(jié)構(gòu)。其具體制備方法如下:將上述配比的原料混合均勻，在40?60°C的條件下反應(yīng)3?4小時(shí)，反應(yīng)后的混合物在40?60°C，-0.1?-0.5MPa的條件下減壓蒸餾制得。
[0021]采用上述合成補(bǔ)強(qiáng)劑可提高有機(jī)硅膠的力學(xué)性能。一方面，合成補(bǔ)強(qiáng)劑中的大分子分散之后，構(gòu)成了多個(gè)立體交聯(lián)中心，交聯(lián)中心與高聚物分子鏈間有較強(qiáng)的作用，它們相互吸附，鏈與鏈之間互相纏繞，呈現(xiàn)彌散化，有效地消除了兩者之間的界面能差，進(jìn)一步提高了本發(fā)明高溫膠對(duì)應(yīng)力的承受能力；另一方面，由于交聯(lián)中心本身是聚硅氧烷結(jié)構(gòu)，具有良好的伸縮能力，增加了體系的扯斷伸長(zhǎng)率，同時(shí)也延緩了復(fù)合體系的斷裂進(jìn)程，增大了本發(fā)明耐高溫膠的扯斷伸長(zhǎng)率，從而達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的效果。
[0022]上述室溫固化型單組份耐高溫硅膠的組分中，所述補(bǔ)強(qiáng)填料采用納米蒙脫土替代傳統(tǒng)的白炭黑來提高硅膠的力學(xué)性能。采用納米蒙脫土取代白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)填料的原因有三個(gè)方面:
[0023](I)由于白炭黑表面帶有活性較高的羥基，在高溫下使S1-O健斷裂，引發(fā)主鏈降解反應(yīng)；
[0024](2)白炭黑表面殘留的吸附水在高溫下也可使S1-O水解斷裂，導(dǎo)致硅橡膠在高溫下的熱穩(wěn)定性差，使用溫度不高，降低耐高溫性能；
[0025](3)白炭黑在有機(jī)相中難以浸潤(rùn)和分散。
[0026]本發(fā)明室溫固化型單組份耐高溫硅膠采用納米蒙脫土主要用于橡膠制品的納米改性，可改善其氣密性， 定伸引力和耐磨性、防腐性、耐侯性、耐化學(xué)性。通過加入適量的納米蒙脫土，可以使橡膠的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等性能大幅度提高，有的性能可提高數(shù)倍，可克服上述白碳黑的使用缺陷。
[0027]上述室溫固化型單組份耐高溫硅膠的組分中，所述的硅油優(yōu)選苯基硅油，其具有熱穩(wěn)定性較高的特點(diǎn)，還有良好的耐輻射性能，可用作金屬制品的熱處理浴、高溫加熱油、氣相色譜載體，電子、電氣設(shè)備的高低溫潤(rùn)滑油，加入炭黑、鋰皂或二硫化鑰做成的高溫潤(rùn)滑脂可用于高溫風(fēng)扇軸承、滾珠軸承、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、紡織干燥機(jī)等的潤(rùn)滑。在硅膠中添加適量的聞苯基娃油作為耐聞溫助劑，可提聞?dòng)袡C(jī)娃I父的耐聞溫性能。
[0028]上述室溫固化型單組份耐高溫硅膠的組分中，所述的耐高溫填料優(yōu)選黑碳化硅，碳化硅由于具有耐腐蝕、耐高溫、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱性能良好、抗沖擊、耐磨性能好、摩擦系數(shù)小等性能，是制造耐高溫材料和高性能密封器件的理想材料。通過在硅膠中添加一定量的碳化硅作為耐高溫填料，可以提高有機(jī)硅膠的耐高溫性能。
[0029]上述室溫固化型單組份耐高溫硅膠的組分中，所述的交聯(lián)劑優(yōu)選甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷中的至少一種，兩者為常用的硅橡膠交聯(lián)劑，可單獨(dú)選用，也可復(fù)配使用。
[0030]上述室溫固化型單組份耐高溫硅膠的組分中，所述的偶聯(lián)劑優(yōu)選硅烷偶聯(lián)劑
Y -氛丙基二乙氧基娃燒。
[0031]其具有較佳的粘接強(qiáng)度、耐水、耐氣候等性能。
[0032]上述室溫固化型單組份耐高溫硅膠的組分中，所述的催化劑優(yōu)選二丁基二月桂酸錫，具有優(yōu)良的光穩(wěn)定性和透明性。
[0033]本發(fā)明還提供了上述所述的室溫固化型單組份耐高溫硅膠制備方法，包括下述步驟:
[0034]I).將羥基封端的聚硅氧烷、硅油、聚甲基三乙氧基硅烷、合成補(bǔ)強(qiáng)劑及補(bǔ)強(qiáng)填料按重量份加入攪拌機(jī)內(nèi)，抽真空，真空度0.1-0.2MPa，轉(zhuǎn)數(shù)40-50rpm下攪拌60分鐘左右；
[0035]2).加入耐高溫填料，加熱到115-125°C，抽真空，真空度0.1-0.2MPa，轉(zhuǎn)數(shù)40-50rpm下攪拌120分鐘左右；
[0036]4).加入交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑和催化劑，在真空度0.1-0.2MPa，轉(zhuǎn)數(shù)40-50rpm下攪拌10-20分鐘后制得室溫固化型單組份耐高溫硅膠。
[0037]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明詳細(xì)描述，所提供的實(shí)施例中分?jǐn)?shù)按重量計(jì)。
[0038]實(shí)施例1
[0039]I).合成補(bǔ)強(qiáng)劑的制備:將正硅酸乙酯100份、聚甲基三乙氧基硅烷60份、三甲基硅醇200份、乙醇70份、醋酸水溶液10份混合均勻，在50°C的條件下反應(yīng)3小時(shí)，反應(yīng)后的混合物在50°C，-0.3MPa的條件下減壓蒸餾制得。
[0040]2).將α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷100份，苯基硅油2份，聚甲基三乙氧基硅烷12份，步驟I)制備的合成補(bǔ)強(qiáng)劑12份，蒙脫土 15份加入攪拌機(jī)內(nèi)，抽真空，真空度0.1MPa,轉(zhuǎn)數(shù)40rpm下攪拌60分鐘；
[0041]3).加入黑碳化娃140份,加熱到12(TC,抽真空,真空度0.1MPa,轉(zhuǎn)數(shù)40rpm下攪拌120分鐘；
[0042]4).加入乙烯基三丁酮肟基硅烷4份、甲基三丁酮肟基硅烷3份，Y -氨丙基三乙氧基硅烷4份，二丁基二月桂酸錫0.4份，在真空度0.1MPa、轉(zhuǎn)數(shù)40rpm下攪拌10分鐘后制得室溫固化型單組份耐高溫硅膠。
[0043]取本實(shí)施例制備的高溫硅膠在模具中硫化，制成6張?jiān)嚻?，分別編號(hào)為試片①、試片②、試片③、試片④、試片⑤、試片⑥；先取試片①作初始物理性能測(cè)試；再把其它試片同時(shí)放入升溫至400°C的烤箱中，并保持恒溫400°C的環(huán)境下，然后將試片②、試片③、試片④、試片⑤、試片⑥分別在6小時(shí)、12小時(shí)、24小時(shí)、48小時(shí)、72小時(shí)取出作物理性能測(cè)試，
測(cè)得數(shù)據(jù)如下表所示:
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種室溫固化型單組份耐高溫硅膠，其特征在于，包括下述重量份的組分: 輕基封端的聚娃氧燒90?110份；娃油I?5份；聚甲基三乙氧基娃燒5?20份；合成補(bǔ)強(qiáng)劑10?20份；補(bǔ)強(qiáng)填料10?20份；耐高溫填料50?200份；交聯(lián)劑2?10份；偶聯(lián)劑2?5份；催化劑0.2?2份。
2.如權(quán)利要求1所述的室溫固化型單組份耐高溫硅膠，其特征在于，所述的羥基封端的聚硅氧烷為α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷。
3.如權(quán)利要求1所述的室溫固化型單組份耐高溫硅膠，其特征在于，所述的硅油為苯基娃油。
4.如權(quán)利要求1所述的室溫固化型單組份耐高溫硅膠，其特征在于所述的補(bǔ)強(qiáng)填料為納米蒙脫土。
5.如權(quán)利要求1所述的室溫固化型單組份耐高溫硅膠，其特征在于，所述的耐高溫填料為黑碳化硅。
6.如權(quán)利要求1所述·的室溫固化型單組份耐高溫硅膠，其特征在于，所述的交聯(lián)劑為甲基三丁酮肟基硅烷、·乙烯基三丁酮肟基硅烷中的至少一種。
7.如權(quán)利要求1所述的室溫固化型單組份耐高溫硅膠，其特征在于，所述的偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷；所述的催化劑為二丁基二月桂酸錫。
8.如權(quán)利要求1所述的室溫固化型單組份耐高溫硅膠，其特征在于，所述的合成補(bǔ)強(qiáng)劑包括下述重量份的組分:正硅酸乙酯90?110份、聚甲基三乙氧基硅烷20?100份、三甲基硅醇150?300份、乙醇60?80份、醋酸水溶液5?15份。
9.如權(quán)利要求8所述的室溫固化型單組份耐高溫硅膠，其特征在于，所述的合成補(bǔ)強(qiáng)劑的制備方法如下:將上述配比的原料混合均勻，在40?60°C的條件下反應(yīng)3?4小時(shí)，反應(yīng)后的混合物在40?60°C，-0.1?-0.5MPa的條件下減壓蒸餾制得。
10.一種如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的室溫固化型單組份耐高溫硅膠制備方法，其特征在于，包括下述步驟: ·0.將羥基封端的聚硅氧烷、硅油、聚甲基三乙氧基硅烷、合成補(bǔ)強(qiáng)劑及補(bǔ)強(qiáng)填料按重量份加入攪拌機(jī)內(nèi)，抽真空，真空度0.1-0.2MPa，轉(zhuǎn)數(shù)40-50rpm下攪拌60分鐘左右； 2).加入耐高溫填料，加熱到115-125°C，抽真空，真空度0.1-0.2MPa，轉(zhuǎn)數(shù)40-50rpm下攪拌120分鐘左右； 3).加入交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑和催化劑，在真空度0.1-0.2MPa，轉(zhuǎn)數(shù)40-50rpm下攪拌10-20分鐘后制得室溫固化型單組份耐高溫硅膠。
【文檔編號(hào)】C08L83/06GK103436028SQ201310320823
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月26日
【發(fā)明者】袁志鈞, 關(guān)成梅 申請(qǐng)人:深圳市鈞泰豐新材料有限公司