CN109021583A - 一种三组分抗撕裂硅橡胶及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三组分抗撕裂硅胶及制备方法。所述三组分主要包括：硅橡胶、聚氨酯和乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物。其制备方法包括：（1）将硅橡胶、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、交联剂、自由基引发剂在150℃‑200℃下混练5‑10分钟，得到硅橡胶混练胶1；（2）将上述硅橡胶混练胶1与填料、聚氨酯在30‑50℃条件下，混练10‑20分钟，得到硅橡胶混练胶2；（3）动态硫化：将硅橡胶混练胶2和硫化剂置于双螺杆挤出机，设置螺杆温度130‑170℃，转速200‑600rpm下动态硫化得到三组分抗撕裂硅橡胶。该三组分抗撕裂硅橡胶，具有优良的机械性能，抗撕裂性能尤为突出。

Description

一种三组分抗撕裂硅橡胶及制备方法
技术领域
本发明涉及一种三组分抗撕裂硅橡胶及制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
硅橡胶是有机硅材料中最重要的产品之一。硅橡胶主要由线型聚硅氧烷（或称基胶、生胶）、补强填料、交联剂、催化剂和其它添加剂组成。将所有组分混炼均匀可加工成混炼胶，混炼胶在一定条件下经交联(或称硫化、固化)，便由最初的高粘滞塑性态转变成弹性态，即得到具有三维网状交联结构的硫化胶。
众所周知，硅橡胶具有很多独特而优异的性能，如耐热性、耐寒性、耐老化性(耐臭氧老化、耐热氧老化、耐光老化和耐气候老化等)、电气绝缘性以及特殊的表面性能等。正是由于硅橡胶具有普通橡胶所不具备的优异性能，作为一类特种合成橡胶自1945年成功合成以来，在基础研究和应用领域都得到了飞速的发展，在航空航天、交通、汽车、化工、电子电气、建筑、医疗等国民经济领域得到了广泛的应用，并成为一种不可替代的先进材料。然而，与大部分普通橡胶相比，目前通用的硅橡胶的物理机械性能较差，强度较低，这在一定程度上限制了硅橡胶的应用范围。所以，如何有效的提高硅橡胶的物理机械性能，获得能够满足实际应用要求的硅橡胶，一直是硅橡胶领域中的一个重要研究课题。
专利CN107868477公布了一种双组份聚氨酯改性液体硅橡胶及其制备方法，所述双组份聚氨酯改性液体硅橡胶包括A组分和B组分，所述A组分由氨基硅油和填料按照一定比例制备而成，所述B组分是由聚氨酯低聚物、催化剂按照一定比例制备而成，所述聚氨酯低聚物是由多元醇、预聚催化剂以及异氰酸酯通过聚合反应得到，使用时，所述A组分与所述B组分按照一定比例混合。此方法制得的双组份聚氨酯改性液体硅橡胶虽然由于聚氨酯的存在，增加了硅橡胶的机械性能，但是两者是两种高聚物单纯靠端基交联或物理缠绕交联，其交联密度较低，机械性能相对于通过交联剂交联的三组分相互化学交联的立体网状结构产物较差。
专利CN105924972A公布了一种硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶及其制备方法，具体制备方法如下：1.将甲基乙烯基硅橡胶、乙烯醋酸乙烯酯共聚物或顺丁烯二酸酐、自由基引发剂在150-200℃下熔融混合反应3-20分钟，得到接枝改性的硅橡胶；2.将硅橡胶与填料在室温条件下，充分混合均匀，得到硅橡胶混练胶。3.橡胶预混：将聚氨酯与步骤1得到的接枝改性的硅橡胶在160-200℃下混合，然后加入步骤2的硅橡胶混炼胶和抗氧化剂，待混合均匀后冷却至室温；然后再在室温下与硫化剂和阻聚剂混合均匀得到橡塑预混物；4.动态硫化：将步骤3所得到的橡塑预混物置于双螺杆挤出机中，设置螺杆温度170-200℃，转速为300-700rpm，动态硫化得到硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶。该方法通过自制的增溶剂改善了硅橡胶和聚氨酯相容性差的问题，但其得到的硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶只是单纯的硅橡胶和聚氨酯的物理共混，其机械性能较三组分相互化学交联形成立体网状结构的混炼胶较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种三组分抗撕裂硅胶及制备方法。采用过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰中的一种或多种作为自由基引发剂，将硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、乙烯基三乙酰氧基硅烷通过自由基聚合进行化学键相连，再通过乙烯基三乙酰氧基硅烷的活性集团与聚氨酯进行化学反应交联，从而得到各高分子都经过化学键相互交联的三组分抗撕裂硅胶，解决了物理交联或交联度不够导致的机械性能较差的问题。制备得到的三组分抗撕裂硅胶，具有卓越的抗撕裂性能，可广泛应用于空航天、交通、汽车、化工、电子电气、建筑、医疗等领域。
本发明提供一种三组分抗撕裂硅橡胶，其特征在于：有硅橡胶、聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、填料、自由基引发剂、硫化剂、交联剂组成，该三组分抗撕裂硅橡胶的组成按质量份数比如下表所示。
所述的硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶中的一种或多种。
所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯或聚醚型聚氨酯。
所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的醋酸乙烯酯含量为28%-70%。
所述填料为：羧基改性碳纳米管、硅烷改性白炭黑、气相白炭黑、沉淀法白炭黑或活性碳酸钙中的一种或多种。
所述自由基引发剂为：过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰中的一种或多种。
所述硫化剂为：过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双（过氧化叔丁基）已烷或2,5-二甲基-2,5-双（过氧化叔丁基）已炔中的一种或多种。
所述交联剂为：乙烯基三乙酰氧基硅烷。
本发明还提供了上述三组分抗撕裂硅橡胶的制备方法，具体步骤为：
（1）将硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、交联剂、自由基引发剂在150℃-200℃下混练5-10分钟，得到硅橡胶混练胶1；
（2）将上述硅橡胶混练胶1与填料、聚氨酯在30-50℃条件下，混练10-20分钟，得到硅橡胶混练胶2；
（3）动态硫化：将硅橡胶混练胶2和硫化剂置于双螺杆挤出机，设置螺杆温度130-170℃，转速200-600rpm，动态硫化得到三组分抗撕裂硅橡胶。
本发明优点是采用过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰中的一种或多种作为自由基引发剂，将硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、乙烯基三乙酰氧基硅烷通过自由基聚合进行化学键相连，再通过乙烯基三乙酰氧基硅烷的活性集团与聚氨酯进行化学反应交联，从而得到各高分子都经过化学键相互交联的三组分抗撕裂硅胶，解决了物理交联机械性能较差的问题。
具体实施方式：
下面通过实施例对本发明进行具体描述和进一步说明，不能理解为是限制本发明的范围。该领域的技术熟练人员可根据上述本发明的内容做出一些非本质改进和调整。
实施例所采用的的测试标准：
撕裂强度GB/T529-2008 室温 电子拉力机 拉伸速率：500mm/min。
实施例1-5步骤如下所示：
（1）将布拉本德自记硫化仪温度加热到175℃，将表1所列配方中的硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、交联剂、自由基引发剂加入到布拉本德自记硫化仪中，混练7.5分钟；
（2）将步骤（1）所得的混炼胶、填料、聚氨酯在双锟混炼机上，以混练温度为40℃条件下混练15分钟；
（3）动态硫化：将步骤（2）所得混炼胶和硫化剂置于双螺杆挤出机中，设置螺杆温度150℃，转速400rpm下，动态硫化得到三组分抗撕裂硅橡胶。
三组分抗撕裂硅橡胶撕裂强度性能列于表3。
比较例1按照实施例1-5制备工艺制备，但是不添加交联剂；比较例2按照实施例1-5制备工艺制备，但是不添加自由基引发剂和硫化剂。比较例1、2的撕裂强度列于表3。
实施例6-9和比较例3、4的制备配方按照实施例1的制备配方，制备工艺按照实施例1-5制备工艺制备，相应的制备条件改为表2所示条件。实施例6-9和比较例3、4的撕裂强度列于表3。
在上述表1对比中，对比例1、2与实施例1-5相比，对比例1没有添加交联剂，其虽然在硫化过程中硅橡胶和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物通过自由基聚合形成了共聚物，但是没有与聚氨酯形成化学交联，从而没有形成硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氨酯之间相互化学交联的结构，故通过表3可知，对比例1的撕裂强度只有40.4 KN/m，对比例2没有添加自由基引发剂和硫化剂，在硫化工程中硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和交联剂没有通过自由基聚合形成化学交联，从而各组分与聚氨酯也无法产生化学交联，各组分只是单纯的物理交联，所以其撕裂强度只有27.0KN/m。
在上述表2对比中，对比例3、4与实施例1、6-9相比，对比例3步骤（1）混练温度较低，时间较短，影响了第一步硫化过程中的硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和交联剂的自由基聚合反应，但是步骤（3）对步骤（1）有补强作用，故通过表3可知，对比例3的撕裂强度仍然达到了46.9 KN/m；对比例4动态硫化温度较低、转速较慢，影响了硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与聚氨酯的交联反应，故通过表3可知，对比例4的撕裂强度只有37.8 KN/m。
通过表3可知，实施例1-9的撕裂强度都达到了50 KN/m以上，故本发明得到的三组分抗撕裂硅橡胶具有较强的抗撕裂性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种三组分抗撕裂硅橡胶，其特征在于：由硅橡胶、聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、填料、自由基引发剂、硫化剂、交联剂组成，该三组分抗撕裂硅橡胶的组成按质量份数比如下表所示。
2.根据权利要求1所述的三组分抗撕裂硅橡胶，其特征在于：所述的硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的三组分抗撕裂硅橡胶，其特征在于：所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯或聚醚型聚氨酯。
4.根据权利要求1所述的三组分抗撕裂硅橡胶，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的醋酸乙烯酯含量为28%-70%。
5.根据权利要求1所述的三组分抗撕裂硅橡胶，其特征在于：所述填料为：羧基改性碳纳米管、硅烷改性白炭黑、气相白炭黑、沉淀法白炭黑或活性碳酸钙中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的三组分抗撕裂硅橡胶，其特征在于：所述自由基引发剂为：过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的三组分抗撕裂硅橡胶，其特征在于：所述硫化剂为：过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双（过氧化叔丁基）已烷或2,5-二甲基-2,5-双（过氧化叔丁基）已炔中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的三组分抗撕裂硅橡胶，其特征在于：所述交联剂为：乙烯基三乙酰氧基硅烷。
9.权利要求1至8所述任何一种三组分抗撕裂硅橡胶的制备方法，具体步骤为：
（1）将硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、交联剂、自由基引发剂在150℃-200℃下混练5-10分钟，得到硅橡胶混练胶1；
（2）将上述硅橡胶混练胶1与填料、聚氨酯在30-50℃条件下，混练10-20分钟，得到硅橡胶混练胶2；
（3）动态硫化：将硅橡胶混练胶2和硫化剂置于双螺杆挤出机，设置螺杆温度130-170℃，转速200-600rpm，动态硫化得到三组分抗撕裂硅橡胶。
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