CN101671482A - 用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温固化硅橡胶 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温固化硅橡胶，包括有腻子组份和催化剂组份，腻子组份和催化剂组份的体积比为1∶1；腻子组份中各原料组分有：甲基乙烯基硅油40－80％、交联剂甲基含氢硅油0.5－10％、抑制剂0.01－0.5％、低密度微球填料0.2－5.0％、氢气捕捉剂10－50ppm、脱模剂3－15％、增塑剂1－10％、填料10－30％；催化剂组份中各原料组分有：甲基乙烯基硅胶40－80％、甲基乙烯基硅氧烷配位铂络合物、低密度微球填料0.2－5％、脱模剂3－15％、增塑剂1－10％、填料10－30％。本发明适用于儿童制作手工模型玩具，具有很好的水上漂浮性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及硅橡胶领域，具体是一种用于制作手工模型玩具的双组分室温硫化硅橡胶。
背景技术
加成型室温硫化硅橡胶在硫化前是分开的两组份，一组份主要是甲基乙烯基硅油与甲基含氢硅油交联剂，另一组份主要成分是含铂络合物催化剂。使用时将两组份按一定的比例混合均匀，室温下硫化，硫化时间因配方而异，数分钟至数小时不等。双组份加成型室温硫化硅橡胶硫化反应原理是加成反应，甲基乙烯基硅油分子上的乙烯基在铂络合物催化下与甲基含氢硅油交联剂的硅烷氢(-SiH的氢)发生加成反应，生成-CH2-CH2-Si-交联键。因加成反应无小分子释放，所以硫化后无收缩，是优异的模型材料。加之配方中可以加入增强填料，如发烟型二氧化硅，和其它填料，如石英粉，硅微粉，碳酸钙，高岭土，钛白粉，滑石粉等，这种硅橡胶具有合适的物理机械性能，室温硫化，使用方便，可用作密封材料和粘接材料等。
手工模型玩具，如橡皮泥，可捏制成型，因其不能固化而不能永久保持形状，缺乏材料必需的强度和弹性，它不能用来制作弹性球和腕带等。因其比重高于1克/厘米3，不能在水上漂浮。在美国市场很流行的手工模型玩具Play-doh，主要成份是面粉，水和盐，可捏制成型或放入其各种模具中制作各种玩具。Play-doh室温下不能固化，只有在高温下(100℃以上)烘烤才能固化和硬化，制做的玩具才能永久保存。但是，固化后的Play-doh玩具坚硬无弹性，不能制作弹性球和腕带，其比重高于1克/厘米3，制作的船模不能在水上漂浮。现时的手工模型玩具在物件的多样性方面有很多限制。
发明内容
本发明提供了一种用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温硫化硅橡胶，由分立包装的腻子组份和催化剂组份组成，两组份可以调成极高粘度腻子状的硅胶泥，其粘度与市场上的橡皮泥相似，且具有可漂浮性与苦味。
本发明的技术方案为：
用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温硫化硅橡胶，包括有分立包装的腻子组份和催化剂组份，其特征在于：
(一)、所述的腻子组份中各原料组分的重量比例为：
甲基乙烯基硅油40-80
交联剂甲基含氢硅油0.5-10
抑制剂0.01-0.5
低密度微球填料0.2-5.0
氢气捕捉剂10-50ppm
脱模剂3-15
增塑剂1-10
填料10-30；
所述的甲基乙烯基硅油为粘度在50-65000厘泊的线性甲基乙烯基甲基硅油，乙烯基摩尔含量0.05％-0.5％；
所述的甲基含氢硅油交联剂，粘度20-50厘泊，含氢量0.3-1.0％，甲基硅油上有氢原子直接与硅原子以化学键相连；
所述的抑制剂是低分子量的液体，选用1，3-二乙烯基二甲基二硅氧烷或/和环型乙烯基硅氧烷；
所述的低密度微球填料是直径10-100微米空心或内含低沸点气体的球形颗粒；
所述的氢气捕捉剂选用铂或/和钯金属粉末；
所述的脱模剂的运动粘度为5-40mm2/s，选用有机硅油或/和矿物油；
所述的增塑剂选用邻苯二甲酸酯类增塑剂或环保型增塑剂；
所述的填料选用选用二氧化硅粉、氧化铝粉、钛白粉、碳酸钙、滑石粉、高岭土、蒙脱土、无定型比表面积介于160-300平方米/克的发烟型白炭黑或其中多种混合物；
(二)、所述的催化剂组份中各原料组分重量比例为：
甲基乙烯基硅胶40-80
甲基乙烯基硅氧烷配位铂络合物催化剂，
低密度微球填料0.2-5
脱模剂3-15
增塑剂1-10
填料10-30；
所述的甲基乙烯基硅胶为粘度在50-65000厘泊的线性甲基乙烯基甲基硅油，乙烯基摩尔含量0.05％-0.3％；
所述的甲基乙烯基硅氧烷配位铂络合物催化剂，在催化剂组份中，铂金属的实际有效含量为5ppm-30ppm；
所述的低密度微球填料是直径10-100微米空心或内含低沸点气体的球形颗粒；
所述的脱模剂的运动粘度在5-40mm2/s，选用有机硅油或矿物油；
所述的增塑剂选用邻苯二甲酸酯类增塑剂或环保型增塑剂；
所述的填料选用二氧化硅粉、氧化铝粉、钛白粉、碳酸钙、滑石粉、高岭土、蒙脱土、无定型比表面积介于160-300平方米/克的发烟型白炭黑或其中多种混合物。
所述的用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温硫化硅橡胶，其特征在于：所述的腻子组份和催化剂组份中的低密度微球填料选用密度低于0.3克/厘米3的玻璃微珠或内含低沸点气体的聚合物微球，聚合物微球的颗粒直径在10-40微米之间，密度低于0.1克/毫升；所述的腻子组份和催化剂组份中的脱模剂纯度为食品级或医用级纯度。
所述的用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温硫化硅橡胶，其特征在于：所述的腻子组份中的交联剂甲基含氢硅油含有其它的取代基团，交联剂甲基含氢硅油每个分子含有两个以上与硅原子直接相连的氢原子；所述的腻子组份中的甲基乙烯基硅油的每个硅胶分子上含有两个乙烯基官能团端基的线性甲基乙烯基硅油；所述的催化剂组份中的甲基乙烯基硅胶的每个硅胶分子上含有两个乙烯基官能团端基的线性甲基乙烯基硅胶；所述的催化剂组份中的甲基乙烯基硅氧烷配位铂络合物催化剂中铂金属含量占0.2-4％。
所述的用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温硫化硅橡胶，其特征在于：所述的腻子组份中添加有苦味添加剂，用量10-100ppm；所述的催化剂组份中添加有苦味添加剂，用量10-100ppm；所述的腻子组份中添加有颜料。
所述的用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温硫化硅橡胶，其特征在于：所述的腻子组份中添加有苦味添加剂，用量30-50ppm；所述的催化剂组份中添加有苦味添加剂，用量30-50ppm。
所述的腻子组份中的交联剂甲基含氢硅油含有其它的取代基团，交联剂甲基含氢硅油每个分子含有两个以上与硅原子直接相连的氢原子；所述的腻子组份中的甲基乙烯基硅油的每个硅胶分子上含有两个乙烯基官能团端基的线性甲基乙烯基硅油；所述的催化剂组份中的甲基乙烯基硅胶的每个硅胶分子上含有两个乙烯基官能团端基的线性甲基乙烯基硅胶；所述的催化剂组份中的甲基乙烯基硅氧烷配位铂络合物催化剂中铂金属含量占0.2-4％。
所述的腻子组份中添加有苦味添加剂，用量10-100ppm；所述的催化剂组份中添加有苦味添加剂，用量10-100ppm；所述的腻子组份中添加有颜料，所占腻子组份的重量百分比为0.3-10％。
所述的腻子组份中添加有苦味添加剂，用量30-50ppm；所述的催化剂组份中添加有苦味添加剂，用量30-50ppm。
和本发明配套，利用本发明二种组分原料制作玩具时，需要配备有玩具模型，玩具模型的想象和设计不受限制。飞禽走兽，花草虫鱼，日常器物，武器舰船，几何形状，卡通人与物，腕带等等无所不包。还可以设计成个性化的模型，如字母和数字模型，可在玩具固化前用字母或数字在玩具表面印上儿童自己想印的拼音或数字。如在腕带上印上姓名拼音，电话号码，纪念日等，独特新颖。
本发明双组分中，腻子组份中可以添加颜料，有颜色；催化剂组份无颜料，是白色。两组份以1∶1体积比混合成均匀一色后，放入玩具模型型腔，工作时间为4-8分钟，10至20分钟内固化成型，便可从模型中拿出。
因为硫化后的硅橡胶有较高的拉伸强度和抗撕裂强度，低密度(＜1.0克/厘米3)，高弹性，做成的小件玩具经久耐用，小球象普通的皮球弹性好，玩具可在水上漂浮，比现在市场上的橡皮泥和Play-doh手工模型玩具趣味性高。
本发明的配方中因含有苦味剂，儿童将小尺寸硫化后的玩具放入口中会感觉到苦味而吐出，会避免吞食的事故，因而比现在市场上的橡皮泥和Play-doh手工模型玩具安全性好。
本发明相较于其它加成型硅橡胶和现在市场上的手工模型玩具的显著改进是其低密度带来的水上漂浮性和味苦带来的阻止吞食安全性。这两特性是分别在配方中含有低密度微球填料和苦味添加剂而形成的。
儿童也可以根据自己的想象，可以选不同颜色的腻子组份与催化剂组份用两组份料捏成任意想象的形状。
本发明也可用于录制新生儿和儿童的手模和脚模。两组份以1∶1体积比混合成均匀一色后，将新生儿和儿童手掌或脚掌按在混合成均匀的料上，移开后便留下手掌和脚掌，包括手指的印记，因为双组份加成型室温硫化硅橡胶硫化后无收缩，印记反映的是真实的大小和形状。该发明的双组份加成型室温硫化硅橡胶表面复制精确度小于75微米，即75微米以下尺寸的痕迹可清晰复制记录，所以新生儿和儿童指纹和脚纹可清晰记录，可作为珍贵的纪念品收藏。
具体实施方式
用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温硫化硅橡胶，包括有分立包装的腻子组份和催化剂组份：
腻子组份由下列各原料组分混合而成，各组分总重量为百分之百：
(1)、甲基乙烯基硅油：重量百分比50-80％，粘度在50-65000厘泊的线性甲基乙烯基甲基硅油可以使用。可以将几种不同粘度的甲基乙烯基硅油混合调整到所需粘度，每个硅胶分子上含有两个乙烯基官能团端基的线性甲基乙烯基硅胶更合适，乙烯基含量0.05摩尔％-0.5摩尔％，如浙江新安化工集团生产的甲基乙烯基硅胶XHG-110系列；
(2)、交联剂甲基含氢硅油：重量百分比0.5-10％，粘度20-50厘泊，含氢量0.3％-1.0％，甲基硅油上有氢原子直接与硅原子以化学键相连，甲基含氢硅油交联剂可以还含有其它的取代基团，如烷基(乙基)，芳基，卤代基及其它取代基。交联剂每个分子最好含有两个以上与硅原子直接相连的氢原子，如浙江新安化工集团生产的甲基含氢硅油XHG-202；
(3)、抑制剂：是低分子量的液体，重量百分比0.01-0.5％，用于推迟加成硫化反应，使得使用者有足够的时间将两组份料混合均匀后放入模型型腔中。常用的抑制剂是1，3-二乙烯基二甲基二硅氧烷和环型乙烯基硅氧烷，如美国Anderson&Associates，LLC产品Andisil MVC；
(4)、低密度微球填料：重量百分比0.2-5.0％，低密度微球填料是直径10-100微米空心或内含低沸点气体的球形颗粒，如3M公司的玻璃微珠K1，K15和K20等，其密度低于0.5克/厘米3，在配方中最好选用密度低于0.3克/厘米3的玻璃微珠或内含低沸点气体的聚合物微球，聚合物微球的颗粒直径在10-40微米之间，密度低于0.1克/毫升；
(5)、氢气捕捉剂：用量为10-50ppm，硅橡胶材料储存时间过长，会吸收空气中的潮气，在聚合硫化反应中，交联剂含氢甲基硅油上的氢原子与潮湿份反应，释放氢气，氢气捕捉剂捕捉释放的氢气，以免在硫化后的材料中生成空隙降低材料的强度。铂和钯金属粉末可用作氢气捕捉剂；
(6)、苦味添加剂：用量为10-100ppm，优选30-50ppm，苦味添加剂的作用是阻止儿童或宠物吞食小尺寸或食品形状的玩具。Denatonium Benzoate和denatonium saccharide是目前已知的味道最苦的添加剂，美国AversionTechnologies，Inc.生产的Denatonium Benzoate和denatonium saccharide可用；
(5)、脱模剂：重量百分比3-15％，运动粘度在5-40mm2/s，易于将硫化后硅橡胶从印痕表面揭下，工业上常用脱模剂，如有机硅油和矿物油等可用，脱模剂纯度是食品级或医用级；
(6)、增塑剂：重量百分比1％～10％，工业上常用的硅橡胶增塑剂可用，如邻苯二甲酸酯类增塑剂，但为了更安全，环保型的增塑剂更合适，如江苏南通市宝成增塑剂科技有限公司生产的DX-360环保增塑剂；
(7)、填料：重量百分比5％-20％，广泛可用的填料包括二氧化硅粉、氧化铝粉、钛白粉、碳酸钙、滑石粉、高岭土、蒙脱土等等，其中无定型比表面积介于160-300平方米/克的发烟型白炭黑更合适，如Cabot公司生产的Cab-o-SilTS-530，Cab-o-Sil TS-140，Cab-o-Sil M5和Evonik Degussa公司生产的AR200，R812，R106和R8200，填料可选单一填料或混合填料；
(10)、颜料：重量百分比0.3％～10％，粉状或液体状颜料可用，但为了增加颜料混合的均匀性，颜料最好是预先与甲基乙烯基硅油混好的色膏，红，黄，蓝，绿，紫，澄等所有颜色都可以。颜料中重金属，如铅，汞，铬等含量必须低于美国和欧盟玩具安全标准中的限量，如广东东莞建欣塑胶制品厂生产的JS系列色膏。
催化剂组份由下列各原料组分混合而成，各组分总重量为百分之百：
(1)甲基乙烯基硅胶：重量百分比40-80％，含乙烯基的甲基硅胶均可使用，但每个硅胶分子上含有两个乙烯基端基的线性甲基乙烯基硅胶更合适，甲基乙烯基硅油上乙烯基含量0.05摩尔％-0.3摩尔％，如浙江新安化工集团生产的甲基乙烯基硅胶XHG-110系列，甲基乙烯基硅胶的粘度范围50-65000厘泊；
(2)甲基乙烯基硅氧烷配位铂络合物催化剂：铂金属含量占0.2-4％的铂络合物催化剂，如江苏溧阳蓝海化工有限公司生产的P21-3000铂络合物催化剂。在催化剂组份中，铂金属的实际有效含量为5ppm-30ppm.氢与乙烯基室温下的加成反应需要贵金属催化剂，最合适的是铂络合物催化剂，铂络合物催化剂由氯铂酸与乙烯基硅油反应制得，如其它贵金属的络合物或盐也可用作催化剂，如钯、铑等贵金属相应的络合物或盐可用作催化剂，考虑到毒性，铂复合物催化剂安全无毒，最合适；
(3)低密度微球填料：重量百分比0.2-5.0％，低密度微球填料是直径10-100微米空心或内含低沸点气体的球形颗粒，如3M公司的玻璃微珠K1，K15和K20等。它们的密度低于0.5克/厘米3，在配方中最好选用密度低于0.3克/厘米3的玻璃微珠。低密度内含低沸点气体的聚合物微球也可用，聚合物微球的颗粒直径在10-40微米之间，密度低于0.1克/毫升；
(4)苦味添加剂：用量10-100ppm，优选30-50ppm，苦味添加剂的作用是阻止儿童或宠物吞食小尺寸或食品形状的玩具。Denatonium Benzoate和denatonium saccharide是目前已知的味道最苦的添加剂，美国AversionTechnologies，Inc.生产的Denatonium Benzoate和denatonium saccharide可用；
(5)脱模剂：重量百分比3-15％，运动粘度在5-40mm2/s，易于将硫化后的玩具从模型型腔中取出，也使得腻子状的两组份不沾手。工业上常用脱模剂，如有机硅油和矿物油等可用，脱模剂纯度是食品级或医用级；
(6)增塑剂：重量百分比1-10％，工业上常用的硅橡胶增塑剂可用，如邻苯二甲酸酯类增塑剂，但为了更安全，环保型的增塑剂更合适，如江苏南通市宝成增塑剂科技有限公司生产的DX-360环保增塑剂；
(7)填料：重量百分比10％-30％，广泛可用的填料包括二氧化硅粉，氧化铝粉，钛白粉，碳酸钙，滑石粉，高岭土，蒙脱土等等，其中无定型比表面积介于160-300平方米/克的发烟型白炭黑(二氧化硅)更合适，如美国Cabot公司生产的Cab-o-Sil TS-530，Cab-o-Sil TS-140，Cab-o-Sil M5和德国EvonikDegussa公司生产的AR200，R812，R106和R8200等，填料可选单一填料或混合填料；
将基本组份和催化剂组份按重量份比均匀混合。最好是使用双行星型搅拌机在真空下(绝对真空度低于0.02MPa)于室温搅拌均匀，所得的料为腻子状，不粘手。两组份以1∶1的体积比混合均匀，在室温下，混合后，放入玩具模型型腔，硫化后即可取出。配方调整到能让一般儿童有足够的时间将两组份料混合均匀，在室温23-25摄氏度下，大约要30-40秒，将混合均匀的料放入到模型型腔4-8分钟，然后拿出10-20分钟后硫化成型。
Claims (5)
1、用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温硫化硅橡胶，包括有分立包装的腻子组份和催化剂组份，其特征在于：
(一)、所述的腻子组份中各原料组分的重量比例为：
甲基乙烯基硅油40-80
交联剂甲基含氢硅油0.5-10
抑制剂0.01-0.5
低密度微球填料0.2-5.0
氢气捕捉剂10-50ppm
脱模剂3-15
增塑剂1-10
填料10-30；
所述的甲基乙烯基硅油为粘度在50-65000厘泊的线性甲基乙烯基甲基硅油，乙烯基摩尔含量0.05％-0.5％；
所述的甲基含氢硅油交联剂，粘度20-50厘泊，含氢量0.3-1.0％，甲基硅油上有氢原子直接与硅原子以化学键相连；
所述的抑制剂是低分子量的液体，选用1，3-二乙烯基二甲基二硅氧烷或/和环型乙烯基硅氧烷；
所述的低密度微球填料是直径10-100微米空心或内含低沸点气体的球形颗粒；
所述的氢气捕捉剂选用铂或/和钯金属粉末；
所述的脱模剂的运动粘度为5-40mm2/s，选用有机硅油或/和矿物油；
所述的增塑剂选用邻苯二甲酸酯类增塑剂或环保型增塑剂；
所述的填料选用选用二氧化硅粉、氧化铝粉、钛白粉、碳酸钙、滑石粉、高岭土、蒙脱土、无定型比表面积介于160-300平方米/克的发烟型白炭黑或其中多种混合物；
(二)、所述的催化剂组份中各原料组分重量比例为：
甲基乙烯基硅胶40-80
甲基乙烯基硅氧烷配位铂络合物催化剂，
低密度微球填料0.2-5
脱模剂3-15
增塑剂1-10
填料10-30；
所述的甲基乙烯基硅胶为粘度在50-65000厘泊的线性甲基乙烯基甲基硅油，乙烯基摩尔含量0.05％-0.3％；
所述的甲基乙烯基硅氧烷配位铂络合物催化剂，在催化剂组份中，铂金属的实际有效含量为5ppm-30ppm；
所述的低密度微球填料是直径10-100微米空心或内含低沸点气体的球形颗粒；
所述的脱模剂的运动粘度在5-40mm2/s，选用有机硅油或矿物油；
所述的增塑剂选用邻苯二甲酸酯类增塑剂或环保型增塑剂；
所述的填料选用二氧化硅粉、氧化铝粉、钛白粉、碳酸钙、滑石粉、高岭土、蒙脱土、无定型比表面积介于160-300平方米/克的发烟型白炭黑或其中多种混合物。
2、根据权利要求1所述的用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温硫化硅橡胶，其特征在于：所述的腻子组份和催化剂组份中的低密度微球填料选用密度低于0.3克/厘米3的玻璃微珠或内含低沸点气体的聚合物微球，聚合物微球的颗粒直径在10-40微米之间，密度低于0.1克/毫升；所述的腻子组份和催化剂组份中的脱模剂纯度为食品级或医用级纯度。
3、根据权利要求1所述的用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温硫化硅橡胶，其特征在于：所述的腻子组份中的交联剂甲基含氢硅油含有其它的取代基团，交联剂甲基含氢硅油每个分子含有两个以上与硅原子直接相连的氢原子；所述的腻子组份中的甲基乙烯基硅油的每个硅胶分子上含有两个乙烯基官能团端基的线性甲基乙烯基硅油；所述的催化剂组份中的甲基乙烯基硅胶的每个硅胶分子上含有两个乙烯基官能团端基的线性甲基乙烯基硅胶；所述的催化剂组份中的甲基乙烯基硅氧烷配位铂络合物催化剂中铂金属含量占0.2-4％。
4、根据权利要求1所述的用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温硫化硅橡胶，其特征在于：所述的腻子组份中添加有苦味添加剂，用量10-100ppm；所述的催化剂组份中添加有苦味添加剂，用量10-100ppm；所述的腻子组份中添加有颜料。
5、根据权利要求4所述的用于制作手工模型玩具的双组分加成型室温硫化硅橡胶，其特征在于：所述的腻子组份中添加有苦味添加剂，用量30-50ppm；所述的催化剂组份中添加有苦味添加剂，用量30-50ppm。
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