一种耐极寒环境的单组份硅橡胶及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐极寒环境的单组份硅橡胶，其原料组成为a,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷90～110、氢氧化铝50～130、碳酸钙50～100、气相二氧化硅1～10、甲基硅油1～20、交联剂5～30、偶联剂0.5～5、催化剂0.01～10。此外还公开了上述耐极寒环境的单组份硅橡胶的制备方法。本发明通过配方设计，解决了胶体在热胀冷缩过程中由于填料和胶体膨胀系数的差异和颗粒尖锐角的破坏所造成的胶体性能下降的问题，使胶体在-60℃温度以下依然能够保持原有技术性能而正常工作。本发明制备工艺简单，操作方便，适合于极端低温环境(高海拔、极地)下科研、探测仪器和设备的使用。
【专利说明】一种耐极寒环境的单组份硅橡胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子粘接材料【技术领域】，尤其涉及一种耐极寒环境的单组份硅橡胶 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在极寒环境下，温度有可能达到零下60°C甚至更低。随着极地开发和探索研宄 的需要，越来越多的电子仪器设备需要处于极寒环境下使用。虽然硅橡胶在耐候性和耐 低温等性能方面均较为优异，但目前现有技术硅橡胶产品其低温条件下使用的温度范围 为-50?_20°C，显然无法满足在极端条件下的使用。因此，研宄和开发一种耐极寒环境的 硅橡胶粘接产品具有极大的紧迫性和必要性。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐极寒环境的单组份硅橡胶， 使胶体在-60°c温度以下仍可正常工作，从而满足电子仪器设备极地环境和探索研宄的使 用需求。本发明的另一目的在于提供上述单组份硅橡胶的制备方法。
[0004] 本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
[0005] 本发明提供的一种耐极寒环境的单组份硅橡胶，按重量份数其原料组成为：
[0006] a,(〇-二羟基聚二甲基硅氧烷 90?110 氢氧化铝 50?130 碳酸钙 50?100 气相二氧化硅 卜-1〇 甲基硅油 1?20 交联剂 5?30 偶联剂 0.5?5 催化剂 0.01?10。
[0007] 进一步地，本发明所述a，二羟基聚二甲基硅氧烷在25°C温度下的粘度为 1000?80000mpa.S。所述氢氧化铝经硅烷类物质降粘表面处理，其粒径为20?100nm;所述碳酸钙为重质碳酸钙经硅烷类物质降粘表面处理，其粒径为20?100nm。所述气相二 氧化硅经疏水处理，其比表面积为200?240m2/g。所述甲基硅油的粘度为50?500mpa. s。所述交联剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、四甲氧基 硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、钛酸异丙酯中的一种或其组合。所 述偶联剂为Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、Y-巯丙基 三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、Y-(2, 3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、N-( 0 -氨乙 基）-Y-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或其组合。所述催化剂为二羟酸二烷基锡、二羟酸亚 锡、2-乙基己氧基钛酸酯、钛酸丙酯、钛酸丁酯、二正丁基二月桂酸锡、二正丁基二醋酸锡中 的一种或其组合。
[0008] 本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：
[0009] 本发明提供的上述耐极寒环境的单组份硅橡胶的制备方法如下：将所述原料组成 中的a，二羟基聚二甲基硅氧烷、氢氧化铝、碳酸妈，在真空捏合机中在120°C温度、真空 度-0. 09Mpa下捏合2h，制成含水率低于0. 1 %的基料；然后加入所述其他原料组成，在真空 度-0. 07?-0.IMpa、搅拌速度2?40Hz下，搅拌混合40?60min，出料灌装即得产品。
[0010] 本发明具有以下有益效果：
[0011] (1)本发明通过配方设计，并选用纳米级功能填料，利用其表面和界面效应，解决 了胶体在热胀冷缩过程中由于填料和胶体膨胀系数的差异和颗粒尖锐角的破坏所造成的 胶体性能下降的问题，使胶体在_60°C温度以下依然能够保持原有技术性能而正常工作。 经测试，其表干时间（min)为8?13、硬度（shoreA)为35?46、体积电阻（D.cm)为 1. 12X1015?1. 68X10 15、击穿电压（kv/mm)为 17 ?18〇
[0012] (2)本发明制备工艺简单，操作方便，适合于极端低温环境（高海拔、极地）下科 研、探测仪器和设备的使用。
[0013] 下面将结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
【具体实施方式】
[0014] 本发明实施例一种耐极寒环境的单组份硅橡胶，其原料组成为a，二羟基聚二 甲基硅氧烷、氢氧化铝、碳酸钙、气相二氧化硅、甲基硅油、交联剂、偶联剂、催化剂。其中，氢 氧化铝经硅烷类物质降粘表面处理；碳酸钙为重质碳酸钙经硅烷类物质降粘表面处理；气 相二氧化硅经疏水处理。
[0015] 实施例一：
[0016] 1、本实施例一种耐极寒环境的单组份硅橡胶，按重量份数其原料组成为：
[0017] a,C〇-二羟基聚二甲基硅氧烷（粘度80000mpa.s) 100 氢氧化错（粒径60?90nm) 50 碳酸轉（粒径40?60nm) 50 气相二氧化硅（比表面积200m2/g) 10 甲基桂油（粘度50mpa.s) 5 交联剂：苯胺甲基三乙氧基硅烷 20 *偶联剂 1 催化剂：钛酸丙酯 0.1;
[0018] *偶联剂为：y-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份和Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基 硅烷0. 5份的混合物。
[0019] 2、本实施例一种耐极寒环境的单组份硅橡胶的制备方法如下：将上述a, ?-二羟 基聚二甲基硅氧烷、氢氧化铝，碳酸钙，在真空捏合机中在120°C温度、真空度-0. 09Mpa下 捏合2h，制成含水率低于0. 1 %的基料；然后加入上述其他原料组成，在真空度-0. 09Mpa、 搅拌速度20Hz下，搅拌混合40min，出料灌装即得产品。
[0020] 实施例二：
[0021] 1、本实施例一种耐极寒环境的单组份硅橡胶，按重量份数其原料组成为：
[0022] a冲-二羟基聚二甲基硅氧烷（粘度lOOOOmpa.s) 90 氢氧化铝（粒径20?30nm) 60 碳酸钙（粒径20?40nm) 55 气相二氧化硅（比表面积240m2/g) 1 甲基硅油（枯度500mpa.s) 1 交联剂：甲基三甲氧基硅烷 5 偶联剂：y-疏丙基二甲氧基娃炼 2 催化剂：二羟酸二烷基锡 1。
[0023] 2、本实施例一种耐极寒环境的单组份硅橡胶的制备方法如下：将上述a, ?-二羟 基聚二甲基硅氧烷、氢氧化铝，碳酸钙，在真空捏合机中在120°C温度、真空度-0. 09Mpa下 捏合2h，制成含水率低于0. 1 %的基料；然后加入上述其他原料组成，在真空度-0. 07Mpa、 搅拌速度9Hz下，搅拌混合45min，出料灌装即得产品。
[0024] 实施例三：
[0025] 1、本实施例一种耐极寒环境的单组份硅橡胶，按重量份数其原料组成为：
[0026] a，co-二轻基聚二甲基娃氧焼（粘度20000mpa.s) 95 氢氧化铝（粒径30?50nm) 80 碳酸钙（粒径30?50nm) 60 气相二氧化硅（比表面积220m2/g) 3 甲基桂油（粘度350mpa.s) 8 交联剂：乙烯基三甲氧基硅烷 10 偶联剂：N-(p-氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷 3 催化剂：二羟酸亚锡 1。
[0027] 2、本实施例一种耐极寒环境的单组份硅橡胶的制备方法如下：将上述a, ?-二羟 基聚二甲基硅氧烷、氢氧化铝，碳酸钙，在真空捏合机中在120°C温度、真空度-0. 09Mpa下 捏合2h，制成含水率低于0. 1 %的基料；然后加入上述其他原料组成，在真空度-0. 08Mpa、 搅拌速度2Hz下，搅拌混合50min，出料灌装即得产品。
[0028] 实施例四：
[0029] 1、本实施例一种耐极寒环境的单组份硅橡胶，按重量份数其原料组成为：
[0030] 狂,〇-二轻基聚二甲基娃氧焼（粘度3000〇11^&.8) 105 氢氧化铝（粒径30?50nm) 120 碳酸轉（粒径50?80nm) 90 气相二氧化硅（比表面积220m2/g) 5 甲基娃油（粘度200mpa.s) 15 交联剂：苯胺甲基三乙氧基硅烷 25 偶联剂：y-疏丙基二甲氧基娃焼 2 催化剂：2-乙基己氧基钛酸酯 1。
[0031] 2、本实施例一种耐极寒环境的单组份硅橡胶的制备方法如下：将上述a, ?-二羟 基聚二甲基硅氧烷、氢氧化铝，碳酸钙，在真空捏合机中在120°C温度、真空度-0. 09Mpa下 捏合2h，制成含水率低于0.1%的基料；然后加入上述其他原料组成，在真空度-0.IMpa、搅 拌速度40Hz下，搅拌混合60min，出料灌装即得产品。
[0032] 实施例五：
[0033] 1、本实施例一种耐极寒环境的单组份硅橡胶，按重量份数其原料组成为：
[0034] 1〇3-二羟基聚二甲基硅氧烷（粘度50000〇^&.8) 110 氢氧化铝（粒径30?50nm) 130 碳酸#5 (粒径80?100nm) 100 气相二氧化娃（比表面积220m2/g) 4 甲基桂油（粘度lOOmpa.s) 20 交联剂：二氯甲基三乙氧基硅烷 15 *偶联剂 4 催化剂：二正丁基二月桂酸锡 5;
[0035] *偶联剂为：Y-(2,3_环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷2份和Y-巯丙基三甲氧基硅 烷2份的混合物。
[0036] 2、本实施例一种耐极寒环境的单组份硅橡胶的制备方法如下：将上述a, ?-二羟 基聚二甲基硅氧烷、氢氧化铝，碳酸钙，在真空捏合机中在120°C温度、真空度-0. 09Mpa下 捏合2h，制成含水率低于0. 1 %的基料；然后加入上述其他原料组成，在真空度-0. 08Mpa、 搅拌速度30Hz下，搅拌混合55min，出料灌装即得产品。
[0037] 实施例六：
[0038] 1、本实施例一种耐极寒环境的单组份硅橡胶，按重量份数其原料组成为：
[0039] a，》-二羟基聚二甲基硅氧烷（粘度70000mpa.s) 100 氢氧化铝（粒径20?40nm) 110 碳酸轉（粒径50?80nm) 100 气相二氧化硅（比表面积200m2/g) 10 甲基娃油（粘度50map.s) 20 交联剂：甲基三甲氧基硅烷 30 偶联剂：Y_疏丙基二甲氧基娃綜 5 催化剂：二羟酸二烷基锡 10。
[0040] 2、本实施例一种耐极寒环境的单组份硅橡胶的制备方法如下：将上述a, ?-二羟 基聚二甲基硅氧烷、氢氧化铝，碳酸钙，在真空捏合机中在120°C温度、真空度-0. 09Mpa下 捏合2h，制成含水率低于0. 1 %的基料；然后加入上述其他原料组成，在真空度-0. 09Mpa、 搅拌速度30Hz下，搅拌混合60min，出料灌装即得产品。
[0041] 本发明各实施例制备的单组份硅橡胶的性能测试如下：在恶劣环境下（极寒环 境，温差大）下，按照GB/T13477. 5测试表干时间；按照GB/T531测试胶体的邵氏硬度；按照GB/T2408测试阻燃性能；按照GB/T1692测试体积电阻率；按照GB/T1695测试击穿电压；按 照GB/T1682测试耐低温性能。测试得到的性能指标如表1所示。
[0042] 表1本发明各实施例制得的单组份硅橡胶的性能指标
[0043]
【权利要求】
1. 一种耐极寒环境的单组份硅橡胶，其特征在于按重量份数其原料组成为： a,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷 90?110 氢氧化错 50?130 碳酸钙 50?100 气相二氧化硅 1 -10 甲基硅油 1?20 交联剂 5?30 偶联剂 0.5?5 催化剂 0.01?10。
2. 根据权利要求1所述的耐极寒环境的单组份硅橡胶，其特征在于：所述a，ω-二羟 基聚二甲基硅氧烷在25°C温度下的粘度为1000?80000mpa.s。
3. 根据权利要求1所述的耐极寒环境的单组份硅橡胶，其特征在于：所述氢氧化铝经 硅烷类物质降粘表面处理，其粒径为20?IOOnm;所述碳酸钙为重质碳酸钙经硅烷类物质 降粘表面处理，其粒径为20?100nm。
4. 根据权利要求1所述的耐极寒环境的单组份硅橡胶，其特征在于：所述气相二氧化 硅经疏水处理，其比表面积为200?240m2/g。
5. 根据权利要求1所述的耐极寒环境的单组份硅橡胶，其特征在于：所述甲基硅油的 粘度为50?500mpa. s。
6. 根据权利要求1所述的耐极寒环境的单组份硅橡胶，其特征在于：所述交联剂为甲 基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、二氯甲基三乙 氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、钛酸异丙酯中的一种或其组合。
7. 根据权利要求1所述的耐极寒环境的单组份硅橡胶，其特征在于：所述偶联剂为 γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅 烷、乙烯基三甲氧基硅烷、Y-(2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基）-Y-氨丙 基三甲氧基硅烷中的一种或其组合。
8. 根据权利要求1所述的耐极寒环境的单组份硅橡胶，其特征在于：所述催化剂为二 羟酸二烷基锡、二羟酸亚锡、2-乙基己氧基钛酸酯、钛酸丙酯、钛酸丁酯、二正丁基二月桂酸 锡、二正丁基二醋酸锡中的一种或其组合。
9. 权利要求1-8之一所述耐极寒环境的单组份硅橡胶的制备方法，其特征在于：将 所述原料组成中的a，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、氢氧化铝、碳酸钙，在真空捏合机中在 120°C温度、真空度-0. 09Mpa下捏合2h，制成含水率低于0. 1 %的基料；然后加入所述其他 原料组成，在真空度-0. 07?-0.IMpa、搅拌速度2?40Hz下，搅拌混合40?60min，出料 灌装即得产品。
【文档编号】C08K5/548GK104448834SQ201410736814
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】李大卿, 廖帮伟, 黄剑文, 黄坚, 林鸿, 李彬诚 申请人:广州汇纳新材料科技有限公司