CN106398229A - 一种高伸长率硅胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及硅胶技术领域，具体涉及一种高伸长率硅胶及其制备方法，所述高伸长率硅胶包括如下重量份的原料：硅橡胶90‑110份、补强剂48‑52份、硅烷助剂3.8‑4.6份、填充剂4.0‑4.4份、润滑剂0.15‑0.25份、硫化剂0.5‑1.5份。本发明的高伸长率硅胶具有较高的伸长率，综合性能优异。

Description

一种高伸长率硅胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及硅胶技术领域，具体涉及一种高伸长率硅胶及其制备方法。
背景技术
在现有技术中，硅胶原料由于其性能优越，被广泛应用在各个行业，但是普通的硅胶原料伸长率较低，从而在某些要求伸长率较高的领域应用受到限制。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高伸长率硅胶，该高伸长率硅胶具有较高的伸长率，综合性能优异。
本发明的另一目的在于提供一种高伸长率硅胶的制备方法，该制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高伸长率硅胶，包括如下重量份的原料：
硅橡胶 90-110份
补强剂 48-52份
硅烷助剂 3.8-4.6份
润滑剂 0.15-0.25份
硫化剂 0.5-1.5份。
本发明通过采用上述原料，并严格控制各原料的重量配比，制得的高伸长率硅胶具有较高的伸长率，综合性能优异。
优选的，所述硅橡胶是由甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B和甲基乙烯基硅橡胶C以重量比77-86：10-20：3-4组成的混合物；其中，甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基含量为0.06-0.10%，分子量为64-66万；甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基含量为0.21-0.25%，分子量为64-66万；甲基乙烯基硅橡胶C的乙烯基含量为4.5-5.5%，分子量为65-67万。
本发明通过采用乙烯基含量为0.06-0.10%，分子量为64-66万的甲基乙烯基硅橡胶A，其具有高分子量，主链较长，分子间作用力大，可有效提高硅橡胶的机械强度；本发明通过采用乙烯基含量为0.21-0.25%，分子量为64-66万的甲基乙烯基硅橡胶B，其具有高分子量，主链较长，分子间作用力大，可有效提高硅橡胶的机械强度；本发明通过采用乙烯基含量为4.5-5.5%，分子量为65-67万的甲基乙烯基硅橡胶C，其具有低分子量，与高分子量生胶配合能提高硅胶脱模效果。
本发明通过采用三种不同乙烯及含量和分子量的甲基乙烯基硅橡胶作为硅橡胶，并控制其重量比为77-86：10-20：3-4，制得的高伸长率硅胶具有较高的强度和硬度。
优选的，所述补强剂是由沉淀白炭黑和气相白炭黑以重量比43-47:4-6组成的混合物。
本发明通过采用沉淀白炭黑和气相白炭黑作为补强剂复配使用，并控制其重量比为43-47:4-6，可以提高硅橡胶的强度。
优选的，所述沉淀白炭黑的粒径为10-50nm，比表面积为160-180m2/g。
本发明通过采用粒径为10-50nm，比表面积为160-180m2/g的沉淀白炭黑，其粒径小，分散在硅橡胶中能提高硅橡胶的机械强度。
优选的，所述气相白炭黑的粒径为10-50nm，比表面积为200-300m2/g。
本发明通过采用粒径为10-50nm、比表面积为200-300m2/g的气相白炭黑，其粒径小，分散在硅橡胶中能提高硅橡胶的机械强度。
优选的，所述硅烷助剂是由端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二乙氧基硅烷以重量比2.0-2.4:1.8-2.2组成的混合物。
本发明通过采用端羟基聚二甲基硅氧烷，能够避免硅橡胶在储存放置过程中的结构化现象的发生；本发明通过采用二甲基二乙氧基硅烷，能有效处理白炭黑表面，达到浸润效果。
本发明通过采用端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二乙氧基硅烷作为硅烷助剂复配使用，并控制其重量比为2.0-2.4:1.8-2.2，制得的氟硅橡胶混炼胶具有较高的强度和加工性能。
优选的，所述润滑剂是由硬脂酸锌和硬脂酸以重量比2-4:1组成的混合物。
本发明通过采用硬脂酸锌和硬脂酸作为润滑剂复配使用，并控制其重量比为2-4:1，能有效提高硅橡胶的脱模性能。
优选的，所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷。
本发明通过采用2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷作为硫化剂，其硫化效果好，制得的高伸长率硅胶具有较高的伸长率，综合性能优异。
一种高伸长率硅胶的制备方法，包括如下步骤：
（1）先在密炼机中投入硅橡胶，搅拌15-25min；
（2）投入气相白炭黑和部分沉淀白炭黑，再投入硅烷助剂和润滑剂；
（3）待投入的气相白炭黑和部分沉淀白炭黑混匀后，再分五次投入余下的沉淀白炭黑；
（4）将以上原料混料成团，出料，放置3-5h后重新投入密炼机，升温炼胶，得到密炼胶；
（5）将密炼胶进行出料，投入开炼机中开炼均匀，下辊，静置1.5-2.5h后放入过滤机，用150目滤网过滤，得到开练胶；
（6）将硫化剂加入开练胶中混匀，放入模具进行硫化成型，制得高伸长率硅胶。
本发明的制备方法与本发明的原料相配合，通过严格控制各原料的加料顺序，能进一步提高高伸长率硅胶的伸长率。
优选的，所述步骤（4）中，升温炼胶的工艺参数为：温度升至100-120℃后，捏合40-80min，再抽真空40-80min，真空度在-0.07～-0.11Mpa。
本发明通过严格控制升温炼胶的温度和真空度，制得的高伸长率硅胶具有较高的伸长率。
所述步骤（6）中，硫化温度为160-180℃，硫化时间为8-12min。
本发明通过严格控制硫化温度和硫化时间，其硫化效果好，制得的高伸长率硅胶具有较高的伸长率，综合性能优异。
本发明的有益效果在于：本发明的高伸长率硅胶具有较高的伸长率，综合性能优异。
本发明的制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种高伸长率硅胶，包括如下重量份的原料：
硅橡胶 90份
补强剂 48份
硅烷助剂 3.8份
润滑剂 0.15份
硫化剂 0.5份。
所述硅橡胶是由甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B和甲基乙烯基硅橡胶C以重量比77：10：3组成的混合物；其中，甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基含量为0.06%，分子量为64万；甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基含量为0.21%，分子量为64万；甲基乙烯基硅橡胶C的乙烯基含量为4.5%，分子量为65万。
所述补强剂是由沉淀白炭黑和气相白炭黑以重量比43:4组成的混合物。
所述沉淀白炭黑的粒径为10nm，比表面积为160m2/g。
所述气相白炭黑的粒径为10nm，比表面积为200m2/g。
所述硅烷助剂是由端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二乙氧基硅烷以重量比2.0:1.8组成的混合物。
所述润滑剂是由硬脂酸锌和硬脂酸以重量比2:1组成的混合物。
所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷。
一种高伸长率硅胶的制备方法，包括如下步骤：
（1）先在密炼机中投入硅橡胶，搅拌15min；
（2）投入气相白炭黑和部分沉淀白炭黑，再投入硅烷助剂和润滑剂；
（3）待投入的气相白炭黑和部分沉淀白炭黑混匀后，再分五次投入余下的沉淀白炭黑；
（4）将以上原料混料成团，出料，放置3-5h后重新投入密炼机，升温炼胶，得到密炼胶；
（5）将密炼胶进行出料，投入开炼机中开炼均匀，下辊，静置1.5h后放入过滤机，用150目滤网过滤，得到开练胶；
（6）将硫化剂加入开练胶中混匀，放入模具进行硫化成型，制得高伸长率硅胶。
所述步骤（4）中，升温炼胶的工艺参数为：温度升至100℃后，捏合80min，再抽真空40min，真空度在-0.07Mpa；所述步骤（6）中，硫化温度为160℃，硫化时间为12min。
实施例2
一种高伸长率硅胶，包括如下重量份的原料：
硅橡胶 100份
补强剂 48份
硅烷助剂 4份
润滑剂 0.2份
硫化剂 1.2份。
所述硅橡胶是由甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B和甲基乙烯基硅橡胶C以重量比77：20：3组成的混合物；其中，甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基含量为0.08%，分子量为65万；甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基含量为0.23%，分子量为65万；甲基乙烯基硅橡胶C的乙烯基含量为5%，分子量为66万。
所述补强剂是由沉淀白炭黑和气相白炭黑以重量比43:5组成的混合物。
所述沉淀白炭黑的粒径为20nm，比表面积为165m2/g。
所述气相白炭黑的粒径为20nm，比表面积为220m2/g。
所述硅烷助剂是由端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二乙氧基硅烷以重量比2:2组成的混合物。
所述润滑剂是由硬脂酸锌和硬脂酸以重量比3:1组成的混合物。
所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷。
一种高伸长率硅胶的制备方法，包括如下步骤：
（1）先在密炼机中投入硅橡胶，搅拌18min；
（2）投入气相白炭黑和部分沉淀白炭黑，再投入硅烷助剂和润滑剂；
（3）待投入的气相白炭黑和部分沉淀白炭黑混匀后，再分五次投入余下的沉淀白炭黑；
（4）将以上原料混料成团，出料，放置3-5h后重新投入密炼机，升温炼胶，得到密炼胶；
（5）将密炼胶进行出料，投入开炼机中开炼均匀，下辊，静置1.8h后放入过滤机，用150目滤网过滤，得到开练胶；
（6）将硫化剂加入开练胶中混匀，放入模具进行硫化成型，制得高伸长率硅胶。
所述步骤（4）中，升温炼胶的工艺参数为：温度升至105℃后，捏合70min，再抽真空50min，真空度在-0.08Mpa；所述步骤（6）中，硫化温度为165℃，硫化时间为11min。
实施例3
一种高伸长率硅胶，包括如下重量份的原料：
硅橡胶 100份
补强剂 50份
硅烷助剂 4.2份
润滑剂 0.2份
硫化剂 1.2份。
所述硅橡胶是由甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B和甲基乙烯基硅橡胶C以重量比82：15：3组成的混合物；其中，甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基含量为0.08%，分子量为65万；甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基含量为0.23%，分子量为65万；甲基乙烯基硅橡胶C的乙烯基含量为5%，分子量为66万。
所述补强剂是由沉淀白炭黑和气相白炭黑以重量比45:5组成的混合物。
所述沉淀白炭黑的粒径为30nm，比表面积为170m2/g。
所述气相白炭黑的粒径为30nm，比表面积为250m2/g。
所述硅烷助剂是由端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二乙氧基硅烷以重量比2.2:2组成的混合物。
所述润滑剂是由硬脂酸锌和硬脂酸以重量比3:1组成的混合物。
所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷。
一种高伸长率硅胶的制备方法，包括如下步骤：
（1）先在密炼机中投入硅橡胶，搅拌30min；
（2）投入气相白炭黑和部分沉淀白炭黑，再投入硅烷助剂和润滑剂；
（3）待投入的气相白炭黑和部分沉淀白炭黑混匀后，再分五次投入余下的沉淀白炭黑；
（4）将以上原料混料成团，出料，放置4h后重新投入密炼机，升温炼胶，得到密炼胶；
（5）将密炼胶进行出料，投入开炼机中开炼均匀，下辊，静置2h后放入过滤机，用150目滤网过滤，得到开练胶；
（6）将硫化剂加入开练胶中混匀，放入模具进行硫化成型，制得高伸长率硅胶。
所述步骤（4）中，升温炼胶的工艺参数为：温度升至110℃后，捏合60min，再抽真空60min，真空度在-0.09Mpa；所述步骤（6）中，硫化温度为170℃，硫化时间为10min。
实施例4
一种高伸长率硅胶，包括如下重量份的原料：
硅橡胶 100份
补强剂 52份
硅烷助剂 4.4份
润滑剂 0.2份
硫化剂 1.2份。
所述硅橡胶是由甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B和甲基乙烯基硅橡胶C以重量比86：10：4组成的混合物；其中，甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基含量为0.08%，分子量为65万；甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基含量为0.23%，分子量为65万；甲基乙烯基硅橡胶C的乙烯基含量为5%，分子量为66万。
所述补强剂是由沉淀白炭黑和气相白炭黑以重量比47:5组成的混合物。
所述沉淀白炭黑的粒径为40nm，比表面积为175m2/g。
所述气相白炭黑的粒径为40nm，比表面积为80m2/g。
所述硅烷助剂是由端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二乙氧基硅烷以重量比2.4:2组成的混合物。
所述润滑剂是由硬脂酸锌和硬脂酸以重量比3:1组成的混合物。
所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷。
一种高伸长率硅胶的制备方法，包括如下步骤：
（1）先在密炼机中投入硅橡胶，搅拌22min；
（2）投入气相白炭黑和部分沉淀白炭黑，再投入硅烷助剂和润滑剂；
（3）待投入的气相白炭黑和部分沉淀白炭黑混匀后，再分五次投入余下的沉淀白炭黑；
（4）将以上原料混料成团，出料，放置3-5h后重新投入密炼机，升温炼胶，得到密炼胶；
（5）将密炼胶进行出料，投入开炼机中开炼均匀，下辊，静置2.2h后放入过滤机，用150目滤网过滤，得到开练胶；
（6）将硫化剂加入开练胶中混匀，放入模具进行硫化成型，制得高伸长率硅胶。
所述步骤（4）中，升温炼胶的工艺参数为：温度升至115℃后，捏合50min，再抽真空70min，真空度在-0.1Mpa；所述步骤（6）中，硫化温度为175℃，硫化时间为11min。
实施例5
一种高伸长率硅胶，包括如下重量份的原料：
硅橡胶 110份
补强剂 52份
硅烷助剂 4.6份
润滑剂 0.25份
硫化剂 1.5份。
所述硅橡胶是由甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B和甲基乙烯基硅橡胶C以重量比86：20：4组成的混合物；其中，甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基含量为0.10%，分子量为66万；甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基含量为0.25%，分子量为66万；甲基乙烯基硅橡胶C的乙烯基含量为5.5%，分子量为67万。
所述补强剂是由沉淀白炭黑和气相白炭黑以重量比47:6组成的混合物。
所述沉淀白炭黑的粒径为50nm，比表面积为180m2/g。
所述气相白炭黑的粒径为50nm，比表面积为300m2/g。
所述硅烷助剂是由端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二乙氧基硅烷以重量比2.4:2.2组成的混合物。
所述润滑剂是由硬脂酸锌和硬脂酸以重量比4:1组成的混合物。
所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷。
一种高伸长率硅胶的制备方法，包括如下步骤：
（1）先在密炼机中投入硅橡胶，搅拌25min；
（2）投入气相白炭黑和部分沉淀白炭黑，再投入硅烷助剂和润滑剂；
（3）待投入的气相白炭黑和部分沉淀白炭黑混匀后，再分五次投入余下的沉淀白炭黑；
（4）将以上原料混料成团，出料，放置3-5h后重新投入密炼机，升温炼胶，得到密炼胶；
（5）将密炼胶进行出料，投入开炼机中开炼均匀，下辊，静置2.5h后放入过滤机，用150目滤网过滤，得到开练胶；
（6）将硫化剂加入开练胶中混匀，放入模具进行硫化成型，制得高伸长率硅胶。
所述步骤（4）中，升温炼胶的工艺参数为：温度升至120℃后，捏合40min，再抽真空80min，真空度在-0.11Mpa；所述步骤（6）中，硫化温度为180℃，硫化时间为8min。
实施例1-5制得的高伸长率硅胶的机械物理性能如表1所示：
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
邵氏硬度（A） 50 52 51 51 50
回弹性 38 42 40 42 41
拉伸强度（MPa） 6 6.5 7.5 7 7.2
扯断伸长率（%） 500 530 600 700 650
撕裂强度（kN/M） 15 18 16 17 16
体积电阻率（Ω·cm） 1.8×1014 2×1014 1.4×1014 2.4×1014 2.2×1014
比重 1.14 1.15 1.16 1.16 1.17
从上表可以看出，本发明的高伸长率硅胶具有较高的伸长率，还具有较好的硬度、强度和回弹性，综合性能优异。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高伸长率硅胶，其特征在于：包括如下重量份的原料：
硅橡胶 90-110份
补强剂 48-52份
硅烷助剂 3.8-4.6份
润滑剂 0.15-0.25份
硫化剂 0.5-1.5份。
2.根据权利要求1所述的一种高伸长率硅胶，其特征在于：所述硅橡胶是由甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B和甲基乙烯基硅橡胶C以重量比77-86：10-20：3-4组成的混合物；其中，甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基含量为0.06-0.10%，分子量为64-66万；甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基含量为0.21-0.25%，分子量为64-66万；甲基乙烯基硅橡胶C的乙烯基含量为4.5-5.5%，分子量为65-67万。
3.根据权利要求1所述的一种高伸长率硅胶，其特征在于：所述补强剂是由沉淀白炭黑和气相白炭黑以重量比43-47:4-6组成的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种高伸长率硅胶，其特征在于：所述沉淀白炭黑的粒径为10-50nm，比表面积为160-180m2/g。
5.根据权利要求3所述的一种高伸长率硅胶，其特征在于：所述气相白炭黑的粒径为10-50nm，比表面积为200-300m2/g。
6.根据权利要求1所述的一种高伸长率硅胶，其特征在于：所述硅烷助剂是由端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二乙氧基硅烷以重量比2.0-2.4:1.8-2.2组成的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种高伸长率硅胶，其特征在于：所述润滑剂是由硬脂酸锌和硬脂酸以重量比2-4:1组成的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种高伸长率硅胶，其特征在于：所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种高伸长率硅胶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）先在密炼机中投入硅橡胶，搅拌15-25min；
（2）投入气相白炭黑和部分沉淀白炭黑，再投入硅烷助剂和润滑剂；
（3）待投入的气相白炭黑和部分沉淀白炭黑混匀后，再分五次投入余下的沉淀白炭黑；
（4）将以上原料混料成团，出料，放置3-5h后重新投入密炼机，升温炼胶，得到密炼胶；
（5）将密炼胶进行出料，投入开炼机中开炼均匀，下辊，静置1.5-2.5h后放入过滤机，用150目滤网过滤，得到开练胶；
（6）将硫化剂加入开练胶中混匀，放入模具进行硫化成型，制得高伸长率硅胶。
10.根据权利要求9所述的一种高伸长率硅胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，升温炼胶的工艺参数为：温度升至100-120℃后，捏合40-80min，再抽真空40-80min，真空度在-0.07～-0.11Mpa；所述步骤（6）中，硫化温度为160-180℃，硫化时间为8-12min。
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