CN115160796A - 一种高性能加成型模具胶的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能加成型模具胶，包括以下重量份原料：甲组份60～100份、乙组份5～20份、丙组份1～10份、白炭黑3～30份、白炭黑处理剂4～20份、铂催化剂，1.0×10^‑5～5.0×10^‑3份、抑制剂α0.002～0.03份、抑制剂β0.01～0.1份；制备方法为：在基胶中加入甲组份的硅油、铂催化剂，制备成A组份；再由甲组份、乙组份、丙组份、抑制剂α和抑制剂β，制备成B组份；将A、B组份混合，在负压下抽真空脱泡，浇灌入模具，固化制成模具胶；本发明有效提高模具胶的耐油、耐溶剂性能，减少制品与模具胶的相互粘接，增强模具胶的力学强度；增强撕裂强度和断裂伸长率，提高模具胶的耐热性能。

Description

一种高性能加成型模具胶的制备工艺

技术领域

本发明涉及模具胶技术领域，具体涉及一种高性能加成型模具胶的制备工艺。

背景技术

模具胶可分为加成型模具胶和缩合型模具胶，缩合型模具胶在固化过程中会放出小分子，不仅使得胶体内部存在缺陷，使用寿命受到很大影响，而且线收缩率较大，不适用于精密模具的制造，且其深层固化不好，不适用于较厚制品。加成型模具胶固化不会产生副产物，收缩率极小，仅为0～0.1％，能深层固化，对接触的材料无腐蚀，尺寸稳定性好，更适用于精密模具和复制产品的生产。

加成型有机硅模具胶制作的模具，接触的注型材料主要是聚氨酯、环氧树脂及不饱和聚酯等，这些材料在模具内固化过程中，由于单体及内部溶剂的渗透、与模具内表面反应、制品固化反应发热，会使模具表面逐渐老化、粗糙，使其脱模性变差，复制品尺寸精度变差，导致模具的翻模次数减少，使用寿命缩短。有的为了增加制品的脱模性，防止制品出现细纹，会在模具内表面喷涂脱模剂，脱模剂内部含有溶剂、有机硅或油脂等成分，腐蚀模具内表面，长期的使用也会影响模具胶的寿命。因而传统加成型模具胶寿命短，使用次数仅为20～50次。

CN 201410305433.8公开了一种加成型文化石模具胶及其制备方法，此方法为最基本的加成型模具胶的制备方法，制品形状简单，要求低，制品材质为水泥、沙子、无机颜料，对模具胶影响较小。CN 201510762785.0公开了一种高强度加成型模具胶组合物及其制备方法，采用了高乙烯含量的乙烯基硅油和乙烯基硅树脂增加交联密度来提高模具胶的力学强度，但过高的增加交联密度会使得模具胶***，伸长率低，脱模较难，不适合制备尺寸复杂的制品，实际中只能制形状结构简单的制品。CN201310738428.1公开一种可用于制作水晶钻的加成型模具胶及其制备方法，采用了抑制剂即超低粘度的侧链全部为甲基苯基的线性聚硅氧烷来减少模具胶表面与水晶钻表面即环氧树脂的相互反应，但添加后翻模次数仅有35～45次，此方法仅适用于环氧树脂为注型材料如水晶钻的结构简单的制品。

发明内容

本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种高性能加成型模具胶的制备工艺，在分子链中引入氟基团，解决模具胶与注型材料的反应粘结问题，注型材料适用范围更广，采用含氟基团和乙烯基基团的白炭黑处理剂，解决白炭黑容易运动析出、与基料相容性差、补强效果不足的问题；引入单端含氢氟硅油，可有效增强拉伸强度和断裂伸长率，并使模具胶具有高回弹性，在保证拉伸强度及精度的前提下，使得模具胶硬度保持在适用范围内，制品更容易脱模，尤其是能制备脆弱制品，适用范围更广。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高性能加成型模具胶，包括以下重量份原料：

甲组份60～100份、乙组份5～20份、丙组份1～10份、白炭黑3～30份、白炭黑处理剂4～20份、铂催化剂，以铂计，1.0×10^-5～5.0×10^-3份、抑制剂α0.002～0.03份、抑制剂β0.01～0.1份；

其中，甲组份结构通式为：

乙组份结构通式为：

丙组份结构通式为：

白炭黑处理剂结构通式为：

抑制剂α为炔醇类化合物；

抑制剂β为丙烯酸酯或多乙烯基聚硅氧烷；

白炭黑的比表面积不少于200m²/g，其中优选气相法白炭黑。

作为本发明的进一步方案：甲组份在25℃下具有1000～200000mPa·s的粘度，优选5000-50000mPa·s，更优选10000～30000mPa·s；

甲组份中a链节所占质量比为5％～80％，b链节所占质量比为5％～60％，c链节所占质量比为0～10％。

作为本发明的进一步方案：乙组份在25℃下具有200～5000mPa·s的粘度，优选300～3000mPa·s，更优选500～2000mPa·s。

乙组份中e链节所占质量比为5％～80％，f链节所占质量比为5％～50。

作为本发明的进一步方案：丙组份在25℃下具有10～100mPa·s的粘度，优选20～30mPa·s。

丙组份中，R₀为甲基或正丁基，h链节所占质量比为5％～80％。

作为本发明的进一步方案：白炭黑处理剂在25℃下具有40～100mPa·s的粘度，优选45～60mPa·s。

白炭黑处理剂中，j链节所占质量比为5％～80％，k链节所占质量比为0.1％～10％。

作为本发明的进一步方案：铂催化剂为氯铂酸类催化剂，其中优选卡斯特铂金催化剂。

作为本发明的进一步方案：抑制剂α包括但不仅限于3-甲基-1-丁炔-3-醇，3-甲基-1-戊炔-3-醇，3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-乙炔基-1-环己醇、3-甲基-1-十二炔-3-醇、3-苯基-1-丁炔-3-醇中的一种或几种。

作为本发明的进一步方案：丙烯酸酯的结构通式：

其中，R₁是氢或甲基，m为2～4，R₂为芳香族环。

作为本发明的进一步方案：多乙烯基硅氧烷的结构通式：

其中，n为0～20。

一种高性能加成型模具胶的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：

基胶制备：将所述甲组份、白炭黑、白炭黑处理剂，在20～80℃混炼1～3小时，然后升温至110～150℃，在压强为-0.08～-0.1MPa真空混炼2～5小时，制得基胶。

A组分制备：在基胶中加入甲组份和铂催化剂，搅拌混合均匀制备成A组份。

B组分制备：将甲组份、乙组份、丙组份、抑制剂α和抑制剂β，搅拌混合均匀制备成B组分。

将A、B组份混合搅拌均匀，在压强为-0.095～-0.1MPa下抽真空脱泡，然后浇灌入模具，在100℃下固化30～60min制成模具胶。

有益效果

本发明引入氟基团，能有效的提高模具胶的耐油、耐溶剂性能，减少制品与模具胶的相互粘接，可以少涂甚至可以不喷涂脱模剂也能达到易脱模的效果；相对传统工艺加成型模具胶不易与注型材料反应发生粘结，减少脱模剂对模具胶表面的影响，减少脱模剂的使用；

采用含氟基团和乙烯基基团的白炭黑处理剂，能使白炭黑处理后与基料结合更紧密，补强效果更佳，有效减少喷霜现象；相对于采用硅氮烷类处理剂的传统工艺的加成型模具胶，反应上去后分子链更长，不易析出发生喷霜，模具胶的基料与白炭黑结合更紧密；

在基料的分子链中引入侧乙烯基基团，固化后形成交联网络结构，增强模具胶的力学强度，由于分子链的乙烯基直接与含氢基团反应，而不是反应后再靠分子链的相互缠结增加强度，所以比直接加入高乙烯基含量的乙烯基硅油的增强效果更好，此外引入不同量的乙烯基基团可以调节模具胶的交联密度，使模具胶力学强度达到合适的使用要求；

配方中引入单端含氢氟硅油，可有效的增强撕裂强度和断裂伸长率，并使模具胶具有高回弹性，在保证拉伸强度及精度的前提下，使得模具胶硬度保持在适用范围内，制品更容易脱模，尤其是能制备脆弱制品，适用范围更广；

基料的分子链上引入苯基基团，有效提高模具胶的耐热性能，减少甚至避免不饱和树脂缩合放热而引起的烧模，相对于单独加入含苯基的聚硅氧烷，加入量少不能起到耐热效果，加入多后难以分散，影响模具胶的透明性。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

基胶制备：将10000mPa·s的，a链节所占质量比为5％，b链节所占质量比为6％，c链节所占质量比为1％的甲组份30份、比表面积为300m²/g气相白炭黑30份、60mPa·s的j链节所占质量比为5％，k链节所占质量比为1％的白炭黑处理剂20份，在30℃下混炼3h，升温至110℃压强为-0.08～-0.1MPa真空混炼5小时，制得基胶。

A组分制备：在上基胶中加入同样结构的甲组份25份和1份卡斯特铂金催化剂(2000ppm)搅拌混合均匀。

B组分制备：将相同结构的甲组份5份、500mPa·s的e链节所占质量比为5％，f链节所占质量比为5％的乙组分5份、30mPa·s的h链节所占质量比为5％，R₀为甲基的丙组分2份、3-甲基-1-丁炔-3-醇0.003份和如下结构的抑制剂β0.02份，搅拌混合均匀。

使用时将A组分和B组分按1:1的质量比混合搅拌均匀，在压强为-0.095～-0.1MPa下抽真空脱泡，浇灌倒入模具中，在100℃下固化30min。

实施例2

基胶制备：将20000mPa·s的，a链节所占质量比为80％，b链节所占质量比为6％，c链节所占质量比为2％的甲组份30份、比表面积为300m²/g气相白炭黑20份、50mPa·s的j链节所占质量比为80％，k链节所占质量比为2％的白炭黑处理剂20份，在30℃下混炼3h，升温至110℃压强为-0.08～-0.1MPa真空混炼4小时，制得基胶。

A组分制备：在上基胶中加入同样结构的甲组份35份和3份卡斯特铂金催化剂(2000ppm)搅拌混合均匀。

B组分制备：将相同结构的甲组份35份、1000mPa·s的e链节所占质量比为80％，f链节所占质量比为10％的乙组分10份、30mPa·s的h链节所占质量比为80％，R0为正丁基的丙组分5份、3-甲基-1-戊炔-3-醇0.01份和如下结构的抑制剂β0.05份，搅拌混合均匀。

使用时将A组分和B组分按1:1的质量比混合搅拌均匀，在压强为-0.095～-0.1MPa下抽真空脱泡，浇灌倒入模具中，在100℃下固化50min。

实施例3

基胶制备：将30000mPa·s的，a链节所占质量比为50％，b链节所占质量比为30％，c链节所占质量比为10％的甲组份30份、比表面积为300m²/g气相白炭黑10份、50mPa·s的j链节所占质量比为50％，k链节所占质量比为10％的白炭黑处理剂20份，在30℃下混炼3h，升温至110℃压强为-0.08～-0.1MPa真空混炼2小时，制得基胶。

A组分制备：在上基胶中加入同样结构的甲组份20份和20份卡斯特铂金催化剂(2000ppm)搅拌混合均匀。

B组分制备：将相同结构的甲组份20份、2000mPa·s的e链节所占质量比为50％，f链节所占质量比为45％的乙组分20份、25mPa·s的h链节所占质量比为50％，R0为正丁基的丙组分5份、3-甲基-1-戊炔-3-醇0.01份、1-乙炔基-1-环己醇0.01份和八甲基六乙烯基四硅氧烷1份，搅拌混合均匀。

使用时将A组分和B组分按1:1的质量比混合搅拌均匀，在压强为-0.095～-0.1MPa下抽真空脱泡，浇灌倒入模具中，在100℃下固化60min。

实施例4

基胶制备：将20000mPa·s的，a链节所占质量比为30％，b链节所占质量比为60％，c链节所占质量比为5％的甲组份30份、比表面积为300m²/g气相白炭黑30份、50mPa·s的j链节所占质量比为30％，k链节所占质量比为5％的白炭黑处理剂20份，在30℃下混炼3h，升温至110℃压强为-0.08～-0.1MPa真空混炼5小时，制得基胶。

A组分制备：在上基胶中加入同样结构的甲组份35份和5份卡斯特铂金催化剂(2000ppm)搅拌混合均匀。

B组分制备：将相同结构的甲组份35份、500mPa·s的e链节所占质量比为30％，f链节所占质量比为10％的乙组分15份、30mPa·s的h链节所占质量比为30％，R0为正丁基的丙组分5份、3-甲基-1-十二炔-3-醇0.03份、3-苯基-1-丁炔-3-醇0.05份和八甲基六乙烯基四硅氧烷1份，搅拌混合均匀。

使用时将A组分和B组分按1:1的质量比混合搅拌均匀，在压强为-0.095～-0.1MPa下抽真空脱泡，浇灌倒入模具中，在100℃下固化50min。

对比例

基胶制备：将20000mPa·s的，a、b、c链节所占质量比为0的甲组份30份、比表面积为300m²/g气相白炭黑30份、50mPa·s的j、k链节所占质量比为0的白炭黑处理剂20份，在30℃下混炼3h，升温至110℃压强为-0.08～-0.1MPa真空混炼4小时，制得基胶。

A组分制备：在上基胶中加入同样结构的甲组份30 1斯特铂金催化剂(2000ppm)搅拌混合均匀。

B组分制备：将相同结构的甲组份20份、1000mPa·s的e、f链节所占质量比为0的乙组分5份、3-甲基-1-丁炔-3-醇0.003份和如下结构的抑制剂β0.02份，搅拌混合均匀。

使用时将A组分和B组分按1:1的质量比混合搅拌均匀，在压强为-0.095～-0.1MPa下抽真空脱泡，浇灌倒入模具中，在100℃下固化30min。

分别测试在四氢呋喃室温浸泡24h前后试样的体积变化率、拉伸强度变化率、断裂伸长率变化率、撕裂强度变化率。200℃7天老化前后拉伸强度变化率、断裂伸长率变化率、撕裂强度变化率。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种高性能加成型模具胶，其特征在于，包括以下重量份原料：

甲组份60～100份、乙组份5～20份、丙组份1～10份、白炭黑3～30份、白炭黑处理剂4～20份、铂催化剂，以铂计，1.0×10^-5～5.0×10^-3份、抑制剂α0.002～0.03份、抑制剂β0.01～0.1份；

其中，甲组份结构通式为：

乙组份结构通式为：

丙组份结构通式为：

白炭黑处理剂结构通式为：

抑制剂α为炔醇类化合物；

抑制剂β为丙烯酸酯或多乙烯基聚硅氧烷。

2.根据权利要求1所述的一种高性能加成型模具胶,其特征在于，甲组份在25℃下具有1000～200000mPa·s的粘度；

甲组份中a链节所占质量比为5％～80％，b链节所占质量比为5％～60％，c链节所占质量比为0～10％。

3.根据权利要求1所述的一种高性能加成型模具胶,其特征在于，乙组份在25℃下具有200～5000mPa·s的粘度；

乙组份中e链节所占质量比为5％～80％，f链节所占质量比为5％～50。

4.根据权利要求1所述的一种高性能加成型模具胶,其特征在于，丙组份在25℃下具有10～100mPa·s的粘度；

丙组份中，R₀为甲基或正丁基，h链节所占质量比为5％～80％。

5.根据权利要求1所述的一种高性能加成型模具胶,其特征在于，白炭黑处理剂在25℃下具有40～100mPa·s的粘度；

白炭黑处理剂中，j链节所占质量比为5％～80％，k链节所占质量比为0.1％～10％。

6.根据权利要求1所述的一种高性能加成型模具胶,其特征在于，铂催化剂为氯铂酸类催化剂。

7.根据权利要求1所述的一种高性能加成型模具胶,其特征在于，抑制剂α包括但不仅限于3-甲基-1-丁炔-3-醇，3-甲基-1-戊炔-3-醇，3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-乙炔基-1-环己醇、3-甲基-1-十二炔-3-醇、3-苯基-1-丁炔-3-醇中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种高性能加成型模具胶,其特征在于，丙烯酸酯的结构通式：

其中，R₁是氢或甲基，m为2～4，R₂为芳香族环。

9.根据权利要求1所述的一种高性能加成型模具胶,其特征在于，多乙烯基硅氧烷的结构通式：

其中，n为0～20。

10.一种如权利要求1所述的高性能加成型模具胶的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：

基胶制备：将所述甲组份、白炭黑、白炭黑处理剂，在20～80℃混炼1～3小时，然后升温至110～150℃，在压强为-0.08～-0.1MPa真空混炼2～5小时，制得基胶。

A组分制备：在基胶中加入甲组份和铂催化剂，搅拌混合均匀制备成A组份。

B组分制备：将甲组份、乙组份、丙组份、抑制剂α和抑制剂β，搅拌混合均匀制备成B组分。

将A、B组份混合搅拌均匀，在压强为-0.095～-0.1MPa下抽真空脱泡，然后浇灌入模具，在100℃下固化30～60min制成模具胶。