一种采用聚硅氮烷室温改性的填料及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种改性的填料及其制备方法与应用，特别设及一种采用聚娃氮烧改 性的填料及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 有机娃橡胶具有良好的耐高溫、耐低溫、耐老化等优异性能，因而在电子、航空航 天等高技术领域获得广泛的应用，但是作为粘接密封材料使用的有机娃橡胶需要加入补强 填料才能获得满足其使用性能要求的力学性能，从而使得其优异的特性获得体现。在娃橡 胶中使用最为广泛的补强填料是白炭黑，根据制备方法的不同分为沉淀法白炭黑和气相法 白炭黑，尽管两者的制备工艺完全不同，但是其表面都存在大量的径基，使得白炭黑表现出 强亲水性，一定量的白炭黑在与娃橡胶混合后，娃橡胶的粘度迅速增大，导致娃橡胶的工艺 性能下降，甚至达不到娃橡胶的补强效果。运就需要对白炭黑的表面进行改性处理，减少白 炭黑表面径基数量，使白炭黑表面由亲水性变为疏水性，使得娃橡胶获得良好的补强效果 的同时具有良好的工艺性能，从而满足娃橡胶粘接密封材料使用性能的使用性能要求。
[0003] 白炭黑表面改性处理就是利用一定的改性剂通过一定的工艺方法使得白炭黑的 表面径基与改性剂发生反应，消除或减少其表面活性径基，W达到改变表面性质的目的。白 炭黑的表面改性技术可分为两类：一类是使用改性剂对白炭黑进行预处理，运些改性剂包 括有机面化硅烷、硅氧烷、硅烷偶联剂、娃氮烧、铁酸醋、硬脂酸等小分子量的液体。对于白 炭黑的改性研究工作也正是基于运些改性剂的选择及其对应的实现工艺展开，对于不同 的改性剂及其改性工艺也各有其优缺点。采用有机面化硅烷[JP昭57-30803,EP251176， USP4554147]处理白炭黑的工艺过程中会产生大量的腐蚀性极强的氯化氨气体，需要增加 额外的除酸工艺，并且改性工艺需在300~600°C的高溫下实现，耗能高、对设备的高溫腐 蚀性要求高。采用硅氧烷[沈阳工业大学硕:t论文，2006]、硅烷偶联剂[CN101514263A， 〔化022200364]、娃氮烧[有机娃材料，2010(24):37-39]、铁酸醋[应用化工，2007(36): 703-704]、低聚硅氧烷扣SP3532664]等改性剂时，在改性过程中虽不会产生强腐蚀性的氯 化氨气体，但同样需要采用高溫、长时间加热的预处理工艺或添加大量助剂（如甲醇、乙醇 水、甲苯、二甲苯等）来提高改性剂与白炭黑表面的接触几率从而尽量使得白炭黑表面处 理均匀，运就导致处理周期长、耗能高，改性剂的用量远大于理论用量，产生大量的所用助 剂废物，通常还要增加除去所用助剂所必需的后续洗涂、烘干、粉碎等工艺过程，因而该类 方法的处理成本高。另一类处理方法是将运些改性剂作为娃橡胶粘接密封材料配方的一个 组份，在娃橡胶的捏合、混炼加工过程中加入，此类处理方法省去了加热处理过程，同时改 性剂的用量较少，但该类方法的处理程度及均匀性有限，只适合对娃橡胶粘接密封材料的 性能要求相对较低的应用领域。因此，需要发展一种简便的白炭黑表面处理方法，处理工艺 过程简便、高效，耗能低且处理效果好。
[0004] 在白炭黑的众多改性方法中，核屯、关键技术是如何实现改性剂与白炭黑的均 匀分布，运就需要相应的设备来实现，目前多采用耐高溫、耐一定压力的反应蓋类设备 扣肥021075421]，有机娃材料，2010(24):37-39]、固定床、振动流化床[沈阳工业大学硕± 论文，2006]、烘箱[应用化工，2007 (36) :703-704]、管式电阻炉[化工进展，2005(24): 1265-126引、超声或高速剪切分散[CN102220036A]等，运些改性工艺方法的实现，均需要 高溫的条件，甚至需要大量的溶剂或助剂来辅助实现，且为间歇式改性工艺，因此耗能高、 处理效率低。 阳0化]化学所开展了大量的娃氮化学的基础研究，并在此基础上发明了聚娃氮烧类娃橡 胶室溫交联剂[CN93117927. 0,CN93117929. 7]，该类聚娃氮烧与粉体填料表面的径基具有 很好的室溫反应活性，但在用于粉体填料表面改性时，却因为粉体填料的大比表面积、高吸 附性导致改性剂与填料表面接触时，瞬间吸附在填料表面上。使用现有的揽拌类表面处理 设备（反应蓋、流化床及超声或高速剪切分散设备等）都无法将该类改性剂均匀的分散在 粉体填料表面，从而无法实现聚娃氮烧对粉体填料理论上应具有的良好表面改性效果。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种采用聚娃氮烧改性的填料及其制备方法与应用，本发明 通过控制原料的进料量，实现填料表面改性更好效果；本发明改性的填料能应用于制备有 机娃橡胶粘接密封剂。
[0007] 本发明提供的采用聚娃氮烧改性填料的制备方法，包括如下步骤：将填料通过粉 体加料装置加入到改性机中，同时将聚娃氮烧通过液体加料装置加入到所述改性机中，使 所述填料和所述聚娃氮烧混合，反应，即得到所述采用聚娃氮烧改性的填料；
[0008] 所述填料为白炭黑、氧化锋、氧化侣、氧化铁、氨氧化儀、氨氧化侣、碳酸巧、硫酸 领、高岭±、膨润±、蒙脱±、娃藻±、粉煤灰、滑石、赔石、玻璃微球、娃灰石、石英粉、云母或 铁白粉。
[0009] 本发明提供了另一种采用聚娃氮烧改性填料的制备方法，包括如下步骤：
[0010] 1)将填料通过粉体加料装置I加入到改性机I中，同时将聚娃氮烧通过液体加 料装置I加入到所述改性机I中，使所述填料和所述聚娃氮烧混合，反应，得到预处理的填 料；
[0011] 2)将上述预处理的填料通过收集设备I收集，再经计量累m加入到改性机II中， 同时将所述聚娃氮烧通过液体加料装置II加入到所述改性机II中，使所述预处理的填料和 所述聚娃氮烧混合，反应，即得到所述采用聚娃氮烧改性的填料；
[0012] 所述填料为白炭黑、氧化锋、氧化侣、氧化铁、氨氧化儀、氨氧化侣、碳酸巧、硫酸 领、高岭±、膨润±、蒙脱±、娃藻±、粉煤灰、滑石、赔石、玻璃微球、娃灰石、石英粉、云母或 铁白粉。
[0013] 上述的第二种方法中，步骤2)之后还包括将步骤2)处理的填料通过收集设备II 收集，经计量累IV加入到改性机III中，同时将所述聚娃氮烧通过液体加料装置III加入到所 述改性机III中，使所述处理的填料和所述聚娃氮烧混合，反应的步骤；
[0014] 经上述3次改性处理的填料还可继续通过收集设备III收集，经计量累V加入到改 性机IV中，同时将所述聚娃氮烧通过液体加料装置IV加入到所述改性机IV中，使所述处理 的填料和所述聚娃氮烧混合，反应，得到4次改性处理的填料；所述4次改性处理的填料可 依次进行5、6、……次改性处理，具体可为收集设备III、收集设备IV、……收集，经计量累 VI、计量累W、……加入到改性机V、改性机VI、……中，使所述处理的填料和所述聚娃氮 烧混合，反应。
[0015]上述的方法中，所述聚娃氮烧的结构式为式I，
[0016]
或I
[0017]式I中，Ri为氨、甲基、乙基、乙締基、径基、簇基、氨基、酬朽基、甲氧基或乙氧基； 尺2为氨、甲基、乙基、丙基、乙締基、苯基、径基、甲氧基、乙氧基、二氣丙基、氛基或环氧基；R3 为氨、甲基、乙基、丙基、乙締基、苯基、径基、甲氧基、乙氧基、=氣丙基、氯基或环氧基；Ra为 氨、甲基、乙基、丙基、乙締基、苯基、径基、甲氧基、乙氧基、二氣丙基、氛基或环氧基；Rs为 氨、甲基、乙基、丙基、乙締基、苯基、径基、甲氧基、乙氧基、=氣丙基、氯基或环氧基；
[001引X和y均为0~20的正整数，X和y不同时为0,具体可为2~6、3~7或2~7;
[0019] 所述聚娃氮烧的分子量可为100~10000,具体可为650、700、1100或650~ 1100 ;
[0020] 所述白炭黑为沉淀法白炭黑或气相法白炭黑；
[0021] 所述填料和所述聚娃氮烧的质量比可为100 :1~20,具体可为100:5、100:9、 100:10、100:15、100:20 或 100:5 ~20 ;
[0022] 所述粉体加料装置的变频器的频率可为1~50Hz，具体可为20化、2甜z、40化、 50