CN107698983A - 一种原位聚合炼制液体硅橡胶的方法 - Google Patents

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黄胜
杨家昌
张再成
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Abstract

本发明揭示一种原位聚合炼制液体硅橡胶的方法，本申请的原位聚合炼制液体硅橡胶的方法通过将与硅油具有良好相容性的硅酸酯均匀分散混合后，再进行硅酸酯的水解、缩聚及有机化，通过已与硅油均匀分散的硅酸酯水解生成SiO2，从而使SiO2均匀分散于硅油中，同时通过对SiO2有机化改性而提高SiO2与硅油的相容性，有助于提高硅橡胶的机械性能。

Description

一种原位聚合炼制液体硅橡胶的方法
技术领域
本发明涉及液体硅橡胶制备技术领域，具体地，涉及一种原位聚合炼制液体硅橡胶的方法。
背景技术
硅油通常指的是在室温下保持液体状态的线型聚硅氧烷，当前在使用硅油炼制硅橡胶的过程中，通常需要加入白炭黑至硅油中，并用硅氮烷对白炭黑进行有机化处理提高白炭黑与硅油的分散程度，但由于白炭黑的比表面积大，且容易团聚，最终仍然很难均匀的分散于硅油中，而白炭黑在硅油中的分散程度最终会影响成品硅橡胶的机械性能。
发明内容
针对将白炭黑分散于硅油中存在分散不均的问题，本发明提供一种原位聚合炼制液体硅橡胶的方法。
本发明公开的一种原位聚合炼制液体硅橡胶的方法，包括以下步骤：
将硅酸酯与聚硅氧烷分散，形成混合胶料；
向混合胶料中加入0.5～1倍理论当量的水及有机硅改性剂分散；
加入氮气加压至两倍大气压，并升温至100～120℃，反应3小时；
抽真空脱除副产物，再次加入1～2倍理论当量的氨水；
加入氮气加压至两倍大气压，并升温至100～120℃，反应1小时；
抽真空并升温至120～150℃，脱除低分子，制得液体硅橡胶。
根据本发明的一实施方式，上述硅酸酯为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或正硅酸乙酯预聚物。
根据本发明的一实施方式，上述聚硅氧烷为两端或侧链含有乙烯基的线型聚硅氧烷，其粘度为1000～100000厘斯。
根据本发明的一实施方式，上述硅酸酯引入的SiO2占聚硅氧烷的质量分数为10～40％。
根据本发明的一实施方式，上述有机硅改性剂为硅烷偶联剂或硅氮烷，所述有机硅改性剂的质量为所述硅酸酯所引入的SiO2的质量的15～50％。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
本申请的原位聚合炼制液体硅橡胶的方法通过将与硅油具有良好相容性的硅酸酯均匀分散混合后，再进行硅酸酯的水解、缩聚及有机化，通过已与硅油均匀分散的硅酸酯水解生成SiO2，从而使SiO2均匀分散于硅油中，同时通过对SiO2有机化改性而提高SiO2与硅油的相容性，有助于提高硅橡胶的机械性能。
具体实施方式
以下将揭露本申请的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本申请。也就是说，在本申请的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本申请炼制液体硅橡胶的方法为先将硅酸酯与聚硅氧烷均匀混合后，加入水和有机硅改性剂，通过硅酸酯水解反应生成SiO2，使SiO2与聚硅氧烷均匀分散，引入的SiO2占聚硅氧烷的质量分数为10～40％，通过适量引入SiO2作为补强剂并与聚硅氧烷均匀分散，可提高聚硅氧烷的机械性能。通过加入有机硅改性剂使生成SiO2的同时对SiO2进行有机化改性，提高SiO2与聚硅氧烷的相容性。加入的有机硅改性剂的质量占硅酸酯水解生成的SiO2的质量的15～50％，通过控制有机硅改性剂的含量来调节SiO2与聚硅氧烷的相容性，防止SiO2有机化程度过高或过低，有机化程度过高将影响补强效果，而有机化程度过低使得SiO2与聚硅氧烷的相容性差，而导致黏度较大。
以下将以三个实施例炼制液体硅橡胶胶料。
实施例1
将500g正硅酸乙酯预聚物、1000g黏度为20000厘斯的端乙烯基硅油加入捏合机中分散混合，再加入73g水及60g硅氮烷分散混合，通入氮气至两倍大气压，通过加压防止谁和硅氮烷挥发并提高反应温度，并升温至120℃恒温反应3小时，其中正硅酸乙酯预聚物与水发生水解反应，生成SiO2；水解后的正硅酸乙酯预聚物缩聚，硅氮烷与正硅酸乙酯预聚物反应进行封端并对SiO2有机化改性，同时副产物氨气促进正硅酸乙酯与水的水解及缩聚反应。反应后抽真空脱除副产物。接着加入100g氨水，通入氮气至两倍大气压，并升温至120℃恒温反应1小时，进一步与未水解完全的正硅酸乙酯预聚物进行水解及缩聚反应，再抽真空并升温至150℃，脱除低分子，降温至室温，制得液体硅橡胶胶料。
实施例2
将250g正硅酸乙酯预聚物、1000g黏度为100000厘斯的端乙烯基硅油加入捏合机中分散混合，再加入18g水及15g硅氮烷分散混合，通入氮气至两倍大气压，并升温至120℃恒温反应3小时，抽真空脱除副产物。接着加入60g氨水，通入氮气至两倍大气压，并升温至120℃恒温反应1小时，再抽真空并升温至150℃，脱除低分子，降温至室温，制得液体硅橡胶胶料。
实施例3
将1400g正硅酸乙酯、1000g黏度为1000厘斯的端乙烯基硅油加入捏合机中分散混合，再加入130g水及200g硅氮烷分散混合，通入氮气至两倍大气压，并升温至120℃恒温反应3小时，抽真空脱除副产物。接着加入500g氨水，通入氮气至两倍大气压，并升温至120℃恒温反应1小时，再抽真空并升温至150℃，脱除低分子，降温至室温，制得液体硅橡胶胶料。
以下将通过三个比较例按照背景技术中提及的现有的制作方法制作硅胶胶料。
比较例1
将400g比表面积为400的气相白炭黑、1000g黏度为20000厘斯的端乙烯基硅油、40g硅氮烷、12g水投入捏合机，捏合6小时，抽真空并升温至150℃脱除低分子，降温至室温，制得硅橡胶胶料。
比较例2
将100g比表面积为400的气相白炭黑、1000g黏度为100000厘斯的端乙烯基硅油、20g硅氮烷、6g水投入捏合机，捏合6小时，抽真空并升温至150℃脱除低分子，降温至室温，制得硅橡胶胶料。
比较例3
将400g比表面积为400的气相白炭黑、1000g黏度为1000厘斯的端乙烯基硅油、80g硅氮烷、24g水投入捏合机，捏合6小时，抽真空并升温至150℃脱除低分子，降温至室温，制得硅橡胶胶料。
将上述三个实施例和三个比较例制得的胶料按相同的配方硫化制作加成型硅橡胶，分别测定加成型硅橡胶的黏度并将其压制成同等大小的胶片，用拉力测试机测试胶片的机械性能，得到如下表1的测试数据。
表1
根据上表中的测试数据对比，将三个实施例制得的硅橡胶胶料与三个比较例制得的硅胶胶料用于制备加成型硅橡胶，使用本申请的方法制得的硅橡胶胶料的机械性能更佳。
上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种原位聚合炼制液体硅橡胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将硅酸酯与聚硅氧烷分散，形成混合胶料；
向所述混合胶料中加入0.5～1倍理论当量的水及有机硅改性剂分散；
加入氮气加压至两倍大气压，并升温至100～120℃，反应3小时；
抽真空脱除副产物，再次加入1～2倍理论当量的氨水；
加入氮气加压至两倍大气压，并升温至100～120℃，反应1小时；
抽真空并升温至120～150℃，脱除低分子，制得液体硅橡胶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅酸酯为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或正硅酸乙酯预聚物。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述聚硅氧烷为两端或侧链含有乙烯基的线型聚硅氧烷，其粘度为1000～100000厘斯。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述硅酸酯引入的SiO2占所述聚硅氧烷的质量分数为10～40％。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有机硅改性剂为硅烷偶联剂或硅氮烷，所述有机硅改性剂的质量为所述硅酸酯所引入的SiO2的质量的15～50％。
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