CN103382251A - 一种低粘度烷氧基封端聚硅氧烷及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有机硅橡胶原料，具体涉及一种低粘度烷氧基封端聚硅氧烷及其制备方法。本发明的低粘度烷氧基封端聚硅氧烷由以下重量份配比原料聚合而成：基胶50～100份、烷氧基硅烷0.1～50份。本发明具有低成本、高产率、工艺简单的优点，而且既降低了产品的粘度，又改进了产品的力学性能，解决了物理增塑剂冒油、易挥发、易迁移等缺陷。

Description

一种低粘度烷氧基封端聚硅氧烷及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机硅橡胶原料，具体涉及一种低粘度烷氧基封端聚硅氧烷及其制备方法。 

背景技术

增塑剂、稀释剂、硅油、交联剂、偶联剂、填料、稳定剂、触变剂等等，都是有机硅橡胶重要的原材料，这些原材料在有机硅橡胶中都体现了其独特的作用和特性，配制出来的有机硅橡胶其特性更是多种多样。其中，作为重要原材料之一的增塑剂和稀释剂，可以起到降低粘度、增加流动性和改进硫化后力学性能的作用，目前用得较多的是低粘度的二甲基硅油、MDT型硅油、苯基硅油、链烷烃混合物(如白油)、烷基芳香族化合物(如十二烷基苯、双十二烷基苯)等等，然而这些原材料在苛刻的市场要求下已经逐步显露出各自的缺陷，例如冒油、力学性能下降，导致易脱落，达不到客户的要求，在应用上大大的受到局限。因此，市场急需一种难够解决上述问题的替代品克服上述缺点。 

这种替代品就是低粘度的烷氧基封端聚硅氧烷，目前低粘度的烷氧基封端聚硅氧烷的研究已经取得了一些成果，并提出了许多种合成低粘度的烷氧基封端聚硅氧烷的催化体系，但是，现有的上述这些配方和制备方法都各有弊端，例如催化剂残留而影响产品的稳定性、材料昂贵成本太高、工艺复杂生产效率低下、产率低等等因素，在激烈的竞争中受到局限。 

发明内容

为了克服现有二甲基硅油、MDT型硅油、苯基硅油、链烷烃混合物、 烷基芳香族化合物等增塑剂和稀释剂易析出渗油的上述不足，更为了克服了现有技术的高成本、工艺复杂、产率低下、催化剂残留致使产品性能不稳定等缺陷，本发明的供一种新型的低粘度烷氧基封端聚硅氧烷及其制备方法。该低粘度烷氧基封端聚硅氧烷由以下重量份配比原料聚合而成：基胶50～100份、烷氧基硅烷0.1～50份。 

优选地， 

由以下重量份配比原料聚合而成：基胶70～80份、烷氧基硅烷20～30份。 

最佳地，由以下重量份配比原料聚合而成：基胶75份、烷氧基硅烷25份。 

所述的基胶优选为α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、环硅氧烷中的一种或两种的混合。其中，α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为任意粘度规格的单体或混合物，例如400mPa.S、800mPa.S、1万mPa.S、5万mPa.S、10万mPa.S、100万mPa.S等等；二甲基环硅氧烷包括D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9至D20等等。 

所述的烷氧基硅烷，其分子通式是：R¹ _(4-n)SiR²n，其中R¹是烷氧基团，n为0、1、2或者3。即CH₃O-、CH₃CH₂O-、CH₃CH₂CH₂O-……CH₃(CH₂)_mO-，m为0，1，2，……，或100；R²是苯基、乙烯基、环烷烃基、烷烃基(CH₃(CH₂)x-，x是0，1，2，……，或100)； 

本发明还提供低粘度烷氧基封端聚硅氧烷的制备方法，该制备方法包括如下步骤： 

将所述重量份配比的基胶、烷氧基硅烷原料以及0.1～30份催化剂混合，搅拌(1～100rpm)，升温到50～120℃，反应0.5～5小时，然后在 100～190℃下抽真空脱低分子0.5～5小时，即得低粘度烷氧基封端聚硅氧烷。 

优选地，包括如下步骤： 

将所述重量份配比的基胶、烷氧基硅烷原料以及5～10份催化剂混合，搅拌(1～100rpm)，升温到80～100℃，反应2～3小时，然后在150～170℃下抽真空脱低分子2～3小时，即得低粘度烷氧基封端聚硅氧烷。 

其中所述的催化剂为四甲基氢氧化铵、碱胶中的一种或两种的混合物。其中四甲基氢氧化铵的分子式是(CH₃)₄NOH；碱胶可由环硅氧烷和四甲基氢氧化铵制备而成，其中环硅氧烷包括DMC(D3、D4、D5、D6、D7、D8至D20)等单体或混合物。 

本发明还提供所述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷的应用，其特征是，将所述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷用于制备硫化硅橡胶，原料重量份配比如下： 

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷：30～100份 

低粘度烷氧基封端聚硅氧烷：1～40份 

交联剂：0.1～10份 

催化剂：0.01～10份 

填充剂：0.1～70份； 

应用本发明低粘度烷氧基封端聚硅氧烷用于制备硫化硅橡胶，制备方法如下：将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷30～100份、低粘度烷氧基封端聚硅氧烷1～40份、填充剂0.1～70份加入到行星机中，启动搅拌30～60分钟，搅拌速度控制在15～60rpm；然后启动抽真空30～60分钟，气压控制在-0.6～-0.09MPa；停止搅拌和真空，通入氮气至常压，从侧面加料口 加入交联剂0.1～10份和催化剂0.01～10份；然后打开抽真空，当负压达到-0.04Mpa时，开启搅拌，转速控制在15～60rpm搅拌30～60分钟；最后停止搅拌和抽真空，通入氮气，使气压达到常压，启缸出料，既得室温硫化硅橡胶。 

本发明的有益效果是： 

本发明提供了一种低粘度的烷氧基封端聚硅氧烷，同时提供了低粘度烷氧基封端聚硅氧烷的制备方法，具有低成本、高产率、工艺简单的优点，而且烷氧基封端聚硅氧烷属于反应性增塑剂，通过化学反应连接到聚合物末端上，成为一个整体，改变了聚合物的结构，从而起到了增塑的作用，即降低了产品的粘度，又改进了产品的力学性能，解决了物理增塑剂冒油、易挥发、易迁移等缺陷。本发明制备出的低粘度烷氧基封端聚硅氧烷还具有性能稳定的特点。 

具体实施方式

以下提供本发明的优选实施方式，以助于进一步理解本发明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。 

制备本发明低粘度烷氧基封端聚硅氧烷的配方： 

基胶：50～100份 

烷氧基硅烷：0.1～50份 

制备本发明低粘度烷氧基封端聚硅氧烷的方法： 

在反应容器中，加入基胶50～100份、烷氧基硅烷0.1～50份、催化剂0.1～30份，启动搅拌(1～100rpm)，并升温到50～120℃，反应0.5～5小时，然后在100～190℃下抽真空脱低分子0.5～5小时，即得低粘度烷氧基封端聚硅氧烷。 

实施例1 

原料重量份配比： 

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷75份、二甲氧基二甲基硅烷：25份。 

制备：在反应容器中，加α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷75份、二甲氧基二甲基硅烷25份以及催化剂碱胶15份，启动搅拌(50rpm)，并升温到90℃，反应2.5小时，然后在160℃下抽真空脱低分子2.5小时，即得低粘度烷氧基封端聚硅氧烷。 

实施例2 

原料重量份配比：α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷80份、二甲氧基二甲基硅烷：20份。 

制备：在反应容器中，加α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷80份、二甲氧基二甲基硅烷20份以及催化剂碱胶10份，启动搅拌(100rpm)，并升温到100℃，反应22小时，然后在170℃下抽真空脱低分子2小时，即得低粘度烷氧基封端聚硅氧烷。 

实施例3 

原料重量份配比：α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷70份、二甲氧基二甲基硅烷：30份。 

制备：在反应容器中，加α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷70份、二甲氧基二甲基硅烷30份以及催化剂碱胶20份，启动搅拌(10rpm)，并升温到100℃，反应22小时，然后在170℃下抽真空脱低分子2小时，即得低粘度烷氧基封端聚硅氧烷。 

实施例4对实施例1-3所制得的低粘度烷氧基封端聚硅氧烷的检测： 

实施例5：实施例1制得的低粘度烷氧基封端聚硅氧烷的应用： 

采用上述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷配制室温硫化硅橡胶，配制示例如下： 

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷：30～100份 

烷氧基封端聚硅氧烷：1～40份 

交联剂：0.1～10份 

催化剂：0.01～10份 

填充剂：0.1～70份 

制备工艺：将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷30～100份、低粘度烷氧基封端聚硅氧烷1～40份、填充剂0.1～70份加入到行星机中，启动搅拌30～60分钟，搅拌速度控制在15～60r/min；然后启动抽真空30～60分钟，气压控制在-0.6～-0.09MPa；停止搅拌和真空，通入氮气至常压，从侧面加料口加入交联剂0.1～10份和催化剂0.01～10份；然后打开抽真空，当负压达到-0.04Mpa时，开启搅拌，转速控制在15～60r/min搅拌30～60分钟；最后停止搅拌和抽真空，通入氮气，使气压达到常压，启缸出料，既得室温硫化硅橡胶。 

实施例6实施例1制得的低粘度烷氧基封端聚硅氧烷的应用： 

采用上述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷配制室温硫化硅橡胶，配制示例 如下： 

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷：60份 

烷氧基封端聚硅氧烷：20份 

交联剂：5份 

催化剂：5份 

填充剂：35份 

制备工艺：将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、低粘度烷氧基封端聚硅氧烷、填充剂加入到行星机中，启动搅拌40分钟，搅拌速度控制在45r/min；然后启动抽真空45分钟，气压控制在-0.3MPa；停止搅拌和真空，通入氮气至常压，从侧面加料口加入交联剂和催化剂；然后打开抽真空，当负压达到-0.04Mpa时，开启搅拌，转速控制在45r/min搅拌45分钟；最后停止搅拌和抽真空，通入氮气，使气压达到常压，启缸出料，既得室温硫化硅橡胶。 

所制得的室温硫化硅橡胶，具有很好的流动性，力学性能良好。所制得的硫化硅橡胶与二甲基硅油制得硅橡胶对比： 

表一：二甲基硅油与烷氧基封端聚硅氧烷的流动性及力学性能对比实验数据 

由表一的测试结果表明，采用烷氧基封端聚硅氧烷配制的室温硫化硅橡胶，具有更低的粘度，流动性更好，而拉伸率和拉伸强度则更大，说明力学性能更好。 

实施例7 

原料重量份配比：α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲氧基二甲基硅烷：50份。 

制备：在反应容器中，加α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲氧基二甲基硅烷50份以及催化剂碱胶30份，启动搅拌(5rpm)，并升温到120℃，反应0.5小时，然后在190℃下抽真空脱低分子0.5小时，即得低粘度烷氧基封端聚硅氧烷。 

实施例8 

原料重量份配比：α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷50份、二甲氧基二甲基硅烷：10份。 

制备：在反应容器中，加α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷50份、二甲氧基二甲基硅烷10份以及催化剂碱胶5份，启动搅拌(100rpm)，并升温到60℃，反应4小时，然后在100℃下抽真空脱低分子5小时，即得低粘度烷氧基封端聚硅氧烷。 

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，其他的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，都包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种低粘度烷氧基封端聚硅氧烷，其特征是，由以下重量份配比原料聚合而成：基胶50～100份、烷氧基硅烷0.1～50份。

2.根据权利要求1所述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷，其特征是，由以下重量份配比原料聚合而成：基胶70～80份、烷氧基硅烷20～30份。

3.根据权利要求1所述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷，其特征是，由以下重量份配比原料聚合而成：基胶75份、烷氧基硅烷25份。

4.根据权利要求1～3任意一项权利要求所述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷，其特征是，所述的基胶为α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、环硅氧烷中的一种或两种的混合。

5.根据权利要求1～3任意一项权利要求所述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷，其特征是，所述的烷氧基硅烷，其分子通式是：R¹ _(4-n)SiR²n，n为0，1，2或者3，其中R¹是烷氧基团，即CH₃O-、CH₃CH₂O-、CH₃CH₂CH₂O-……CH₃(CH₂)_mO-，m是0，1，2，……，或者100；R²是苯基、乙烯基、环烷烃基、烷烃基(CH₃(CH₂)x-，x是0，1，2，……，或者100)。

6.权利要求1～5任意一项权利要求所述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

将所述重量份配比的基胶、烷氧基硅烷原料以及0.1～30份催化剂混合，搅拌，搅拌速率为1～100rpm，升温到50～120℃，反应0.5～5小时，然后在100～190℃下抽真空脱低分子0.5～5小时，即得低粘度烷氧基封端聚硅氧烷。

7.权利要求1～5任意一项权利要求所述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

将所述重量份配比的基胶、烷氧基硅烷原料以及5～10份催化剂混合，搅拌，搅拌速率为1～100rpm，升温到80～100℃，反应2～3小时，然后在150～170℃下抽真空脱低2～3小时，即得低粘度烷氧基封端聚硅氧烷。

8.根据权利要求6或者7所述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷的制备方法，其特征是，所述的催化剂为四甲基氢氧化铵、碱胶中的一种或两种的混合物。

9.权利要求1～5任意一项权利要求所述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷的应用，其特征是，将所述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷用于制备硫化硅橡胶，原料重量份配比如下：

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷：30～100份

低粘度烷氧基封端聚硅氧烷：1～40份

交联剂：0.1～10份

催化剂：0.01～10份

填充剂：0.1～70份。

10.根据权利要求9所述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷的应用，其特征是，将所述低粘度烷氧基封端聚硅氧烷用于制备硫化硅橡胶，制备方法如下：将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷30～100份、低粘度烷氧基封端聚硅氧烷1～40份、填充剂0.1～70份加入到行星机中，启动搅拌30～60分钟，搅拌速度控制在15～60r/min；然后启动抽真空30～60分钟，气压控制在-0.6～-0.09MPa；停止搅拌和真空，通入氮气至常压，从侧面加料口加入交联剂0.1～10份和催化剂0.01～10份；然后打开抽真空，当负压达到-0.04Mpa时，开启搅拌，转速控制在15～60r/min搅拌30～60分钟；最后停止搅拌和抽真空，通入氮气，使气压达到常压，启缸出料，既得室温硫化硅橡胶。