专利名称：硅橡胶表面处理剂的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于无机矿物棉(如岩棉、玻璃棉、矿渣棉等)环保表面处理剂的应用领域，特别涉及室温硫化硅橡胶作为矿物棉环保化表面处理剂的应用。
背景技术：
矿物棉，是由矿物原料制成的蓬松状短细纤维，它的内部存在大量微小孔隙，具有良好的隔热和吸声特性，广泛用于建筑、船舶、交通领域的绝热保温和吸音降噪。根据特定的用途，矿物棉需被加工成不同规格的产品，在施工过程中，由于纤维易脱落或飞扬，可能会对部分接触工人的皮肤、眼以及上呼吸道产生针刺样刺激作用，另外长期职业接触矿物棉还可能会使工人肺功能改变和呼吸系统症状增加人造矿物纤维绝热棉对人体健康效应的研究进展，中华劳动卫生职业病杂志，2011，29 (7):553-556。这个问题是否解决成为制约相关领域制造生产效率、保障施工人员健康的严重制约因素。因此需要开展矿物棉环保化表面处理研究。一般采用具有人体生理惰性的有机硅材料来改性矿物棉，2 O O 4年的中国专利ZLOl118196.6将无机纳米水滑石-有机烷氧基硅烷杂化有机聚乙烯吡咯烷酮高分子制备的矿棉装饰吸音板表面防护剂具有高效的表面防潮性、防污染性和耐湿擦性能，但并没有提及树脂涂层的力学性能、纤维飞屑程度及对人体的刺激性。·
发明内容
本发明的目的是为了解决矿物棉材料的施工伤害问题，采用生理惰性、无毒无味无刺激的室温硫化硅橡胶作为矿物棉环保处理剂，使这种硅橡胶表面处理剂能与构成矿物棉材料的纤维的表面形成粘结性好的涂层，抑制在加工时其中细小纤维的脱出对人体的刺激性和肺部吸入伤害，在不降低隔热性能的前提下，最大程度降低对施工人员的伤害。本发明的硅橡胶表面处理剂能够作为粘结矿物棉(包括岩棉、玻璃棉、矿渣棉等)中的纤维的粘结剂使用，可制备得到环保化处理的矿物棉材料。所述的作为粘结矿物棉中的纤维的粘结剂使用，是将矿物棉浸溃在硅橡胶表面处理剂中I分钟-12小时，或者将硅橡胶表面处理剂喷涂到矿物棉上；然后进行干燥。所述的干燥是在常温常压下进行干燥1-24小时，或在30_150°C下真空干燥0.5-12 小时。所述的硅橡胶表面处理剂，包含有两种溶剂型室温硫化硅橡胶，其是由以下方法制备得到的:将占所述·的硅橡胶表面处理剂的总量0.5-50wt%的缩合型硅橡胶、
0.025-5wt%的用于缩合型硅橡胶的交联剂、0.002-5wt%的用于缩合型硅橡胶的催化剂溶解在余量的有机溶剂中进行交联反应，得到所述的硅橡胶表面处理剂；或将占所述的娃橡胶表面处理剂的总量0.5-50wt%的加成型娃橡胶、用于加成型娃橡胶的低粘度含氢硅油交联剂、用于加成型硅橡胶的钼系催化剂溶解在余量的有机溶剂中进行交联反应，得到所述的硅橡胶表面处理剂；其中所述的硅橡胶表面处理剂中的所述的低粘度含氢硅油中的硅氢基团与加成型硅橡胶中的硅乙烯基团的摩尔比为1.6-1，以钼含量计，含有5-200ppm的用于加成型硅橡胶的钼系催化剂。所述的缩合型的硅橡胶在室温时粘度范围是1000cp-50000cp，其结构式为:YO(R1R2SiO)nY ;其中R1、R2独立地选自C1-C6的直链或支链烷基、苯基中的一种，η是20至1000的整数，Y为H或甲基，也称为羟基或甲氧基封端的聚二有机基硅氧烷。所述的加成型的硅橡胶的结构式为=ViMe2SiO(R3R4SiO)mSiMe2Vi ;其中Vi为乙烯基，Me为甲基，R3、R4独立地选自甲基、乙烯基、苯基或三氟丙基中的一种，m是5至1000的整数，也称为乙稀基封端的聚二有机基娃氧烧。所述的用于缩合型硅橡胶的交联剂选自脱醇型交联剂、脱羟胺型交联剂、脱氨型交联剂、脱氢型交联剂、脱丙酮型交联剂、脱醋酸型交联剂、脱酰胺型交联剂、脱酮肟型交联剂中的一种。所述的脱醇型交联剂为四烧氧基娃烧、甲基二烧氧基娃烧或它们的混合物。所述的脱羟胺型交联剂为甲基三羟胺基硅烷、乙基三羟胺基硅烷或它们的混合物。所述的脱氨型交联剂为甲基戊烷氨基硅烷、硅氮烷聚合物或它们的混合物。所述的脱氢型交联剂为:低粘度含氢硅油(在室温时的粘度范围是20cp-500cp，结构式为RMe2SiO (Me2SiO) a (MeHSiO)bSiMeR ;其中，R为甲基或氢，Me为甲基，a为O到50的整数，b为10到200的整数。所述的脱丙酮型交联剂为甲基三异丙烯氧基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基基硅烷或它们的混合物。所述的脱醋酸型交联剂为甲基三醋酸基硅烷、乙基三醋酸基硅烷或它们的混合物。所述的脱酰胺型交联剂为甲基三(甲基乙酰氧基)硅烷、乙烯基三(甲基乙酰氧基)硅烷或它们的混合物。所述的脱酮肟型交联剂为甲基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、乙烯基三(甲基乙基酮肟基)硅烷或它们的混合物。所述的用于加成型硅橡胶的交联剂为低粘度含氢硅油(在室温时的粘度范围是20cp-500cp)，其结构式为 RMe2SiO(Me2SiO)a(MeHSiO)bSiMeR ;其中，R 为甲基或氢，Me 为甲基，a为O到50的整数，b为10到200的整数。所述的用于缩合型硅橡胶的催化剂主要是有机锡、有机钛、胺、钼系催化剂。所述的有机锡为二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡、醋酸锡等或它们的混合物。所述的有机钛为钛酸四丁酯、钛酸二异丙酯二乙酰乙酸丙酮、钛酸二异丙酯二乙酰乙酸乙酯等或它们的混合物。所述的胺为苯胺。所述的钼系催化剂是四氢呋喃或甲基乙烯基硅氧烷等配位的氯钼酸。所述的用于加成型硅橡胶的钼系催化剂是四氢呋喃或甲基乙烯基硅氧烷等配位的氯钼酸。所述的有机溶剂选自乙醇、异丙醇、苯、甲苯、二甲苯、石油醚、正己烷、环己烷、正庚烷、四氢呋喃中的一种或它们的混合物。
本发明首次采用溶剂型室温硫化硅橡胶作为硅橡胶表面处理剂，并将该种硅橡胶表面处理剂作为粘结矿物棉中的纤维的粘结剂使用，制备得到环保化处理的矿物棉材料。本发明应用该种硅橡胶表面处理剂所获得的环保化矿物棉材料，提高了产品的憎水性，在不降低矿物棉产品隔热性能的前提下，减小接触人体的表面皮肤刺激性，大大降低了纤维飞屑程度，解决了矿物棉材料对施工者的伤害问题。
具体实施例方式下述实施例中的试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。各种黏度规格的硅油，购自江西星火有机硅厂。实施例1将甲氧基封端的聚二甲基硅氧烷(5000cp)10g，四乙氧基硅烷0.3g和二丁基二月桂酸锡0.2g溶解在89.5g正己烷中进行交联反应，得到硅橡胶表面处理剂。将岩棉浸溃在上述制备得到的硅橡胶表面处理剂中I小时，取出并在常温常压下干燥12小时，制成环保化处理的岩棉材料。进行导热、憎水、人体刺激等性能测试。实施 例2将羟基封端的聚二甲基二苯基硅氧烷(10000cp)40g，甲基三羟胺基硅烷2g和醋酸锡1.2g溶解在56.Sg石油醚中进行交联反应，得到硅橡胶表面处理剂。将玻璃棉浸溃在上述制备得到的硅橡胶表面处理剂中5小时，取出并在温度为40°C真空烘箱中干燥3小时，制成环保化处理的玻璃棉材料。进行导热、憎水、人体刺激等性能测试。实施例3将羟基封端的聚二甲基硅氧烷^OOOcp) 30g，低粘度含氢硅油(IOOcp)0.2g和四氢呋喃配位的钼催化剂0.02g溶解在69.78g无水乙醇中进行交联反应，得到硅橡胶表面处理剂。将岩棉浸溃在上述制备得到的硅橡胶表面处理剂中2小时，取出并在温度为80°C真空烘箱中干燥4小时，制成环保化处理的岩棉材料。进行导热、憎水、人体刺激等性能测试。实施例4将轻基封端的聚_■甲基娃氧烧(3000cp) 20g,甲基二异丙稀氧基娃烧Ig和_■丁基二月桂酸锡0.2g、辛酸亚锡0.1g溶解在78.7g正己烷中进行交联反应，得到硅橡胶表面处理剂。将岩棉浸溃在上述制备得到的硅橡胶表面处理剂中5分钟，取出并在温度为60°C真空烘箱中干燥0.5小时，制成环保化处理的岩棉材料。进行导热、憎水、人体刺激等性能测试。实施例5将甲氧基封端的聚_■甲基娃氧烧(4000cp) 5g,甲基二醋酸基娃烧0.15g,乙基二醋酸基硅烷0.2g和醋酸锡0.05g溶解在94.6g无水乙醇与正己烷的混合溶剂(重量比I: I)中进行交联反应，得到硅橡胶表面处理剂。将岩棉浸溃在上述制备得到的硅橡胶表面处理剂中I小时，取出并在温度为90°C真空烘箱中干燥6小时，制成环保化处理的岩棉材料。进行导热、憎水、人体刺激等性能测试。实施例6将羟基封端的聚甲基乙基硅氧烷(32000cp)2g，甲基三(甲基乙酰氧基)硅烷
0.06g和钛酸四丁酯0.02g溶解在97.92g甲苯中进行交联反应，得到硅橡胶表面处理剂。将岩棉浸溃在上述制备得到的硅橡胶表面处理剂中30分钟，取出并在温度为130°C真空烘箱中干燥2小时，制成环保化处理的岩棉材料。进行导热、憎水、人体刺激等性能测试。实施例7将羟基封端的聚二甲基硅氧烷(8000cp)10g，甲基三(甲基乙基酮肟基)硅烷
0.5g和钛酸二异丙酯二乙酰乙酸丙酮0.1g溶解在89.4g环己烷中进行交联反应，得到硅橡胶表面处理剂。将岩棉浸溃在上述制备得到的硅橡胶表面处理剂中10小时，取出并在温度为70°C真空烘箱中干燥10小时，制成环保化处理的岩棉材料。进行导热、憎水、人体刺激等性能测试。实施例8将乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(4000cp)45g，低粘度含氢硅油(300cp) 0.31g和甲基乙烯基硅氧烷配位的钼催化剂0.006g，溶解在54.684g无水乙醇中进行交联反应，得到硅橡胶表面处理剂。将上述制备得到的硅橡胶表面处理剂喷涂到岩棉上，然后在温度为80°C真空烘箱中干燥4小时，制成环保化处理的岩棉材料。进行导热、憎水、人体刺激等性能测试。对比例I没有经过环保化处理的岩棉。对比例2没有经过环保化处理的玻璃棉。上述实施例中的导热性能测试用PE公司的TC Probe热导探针分析仪在20°C恒温环境下测试得到的；表征憎水性是用Data-Physics公司的0CA40machine接触角测试仪表征的；由于目前没有人体刺激性的职业卫生检测方法及机构，实验室使用表观检测的方法进行处理后矿物棉的人体刺激性评价。上述实施例中测试结果如表I所示。结果表明，没有经过环保化处理的矿物棉对人体刺激性强，切割过程中纤维飞屑严重。经硅橡胶表面处理剂改性的矿物棉，减小接触人体的表面皮肤刺激性，大大降低细小纤维飞屑程度，可以有效解决施工伤害问题，且导热系数不大于原有样品，接触角大于处理前的矿物棉产品，憎水性增加。表1.岩棉环保化表面处理前后的性能
权利要求
1.一种硅橡胶表面处理剂的应用，其特征是:所述的硅橡胶表面处理剂作为粘结矿物棉中的纤维的粘结剂使用，制备得到环保化处理的矿物棉材料。
2.根据权利要求1所述的硅橡胶表面处理剂的应用，其特征是:所述的作为粘结矿物棉中的纤维的粘结剂使用，是将矿物棉浸溃在硅橡胶表面处理剂中I分钟-12小时，或者将硅橡胶表面处理剂喷涂到矿物棉上；然后进行干燥。
3.根据权利要求2所述的硅橡胶表面处理剂的应用，其特征是:所述的干燥是在常温常压下进行干燥1-24小时，或在30-150°C下真空干燥0.5-12小时。
4.根据权利要求1或2所述的硅橡胶表面处理剂的应用，其特征是:所述的硅橡胶表面处理剂是由以下方法制备得到的:将占所述的硅橡胶表面处理剂的总量0.5-50wt%的缩合型硅橡胶、0.025-5Wt%的用于缩合型硅橡胶的交联剂、0.002-5Wt%的用于缩合型硅橡胶的催化剂溶解在余量的有机溶剂中进行交联反应，得到所述的硅橡胶表面处理剂；或 将占所述的硅橡胶表面处理剂的总量0.5-50wt%的加成型硅橡胶、用于加成型硅橡胶的含氢硅油交联剂、用于加成型硅橡胶的钼系催化剂溶解在余量的有机溶剂中进行交联反应，得到所述的硅橡胶表面处理剂；其中所述的硅橡胶表面处理剂中的所述的含氢硅油中的硅氢基团与加成型硅橡胶中的硅乙烯基团的摩尔比为1.6-1，以钼含量计，含有5-200ppm的用于加成型硅橡胶的钼系催化剂。
5.根据权利要求4所述的硅橡胶表面处理剂的应用，其特征是:所述的缩合型的硅橡胶在室温时的粘度范围是1000cp-50000cp，其结构式为=YO(R1R2SiO)nY ;其中R1、R2独立地选自C1-C6的直链或支链烷基、苯基中的一种，η是20至1000的整数，Y为或甲基； 所述的加成型的硅橡胶的结构式为=ViMe2SiO(R3R4SiO)mSiMe2Vi ;其中Vi为乙烯基，Me为甲基，R3、R4独立地选自甲基、乙烯基、苯基或三氟丙基中的一种，m是5至1000的整数。
6.根据权利要求4所述的硅橡胶表面处理剂的应用，其特征是:所述的用于缩合型硅橡胶的交联剂选自 脱醇型交联剂、脱羟胺型交联剂、脱氨型交联剂、脱氢型交联剂、脱丙酮型交联剂、脱醋酸型交联剂、脱酰胺型交联剂、脱酮肟型交联剂中的一种； 所述的含氢硅油在室温时的粘度范围是20cp-500cp，其结构式为RMe2SiO(Me2SiO)a(MeHSiO)bSiMeR ;其中，R为甲基或氢，Me为甲基，a为O到50的整数，b为10到200的整数。
7.根据权利要求6所述的硅橡胶表面处理剂的应用，其特征是:所述的脱醇型交联剂为四烧氧基娃烧、甲基二烧氧基娃烧或它们的混合物； 所述的脱羟胺型交联剂为甲基三羟胺基硅烷、乙基三羟胺基硅烷或它们的混合物； 所述的脱氨型交联剂为甲基戊烷氨基硅烷、硅氮烷聚合物或它们的混合物； 所述的脱氢型交联剂为低粘度含氢硅油，其在室温时的粘度范围是20cp-500cp，其结构式为RMe2SiO (Me2SiO) a (MeHSiO)bSiMeR ;其中，R为甲基或氢，Me为甲基，a为O到50的整数，b为10到200的整数； 所述的脱丙丽型交联剂为甲基二异丙稀氧基娃烧、乙稀基二异丙稀氧基基娃烧或它们的混合物； 所述的脱醋酸型交联剂为甲基三醋酸基硅烷、乙基三醋酸基硅烷或它们的混合物； 所述的脱酰胺型交联剂为甲基三(甲基乙酰氧基)硅烷、乙烯基三(甲基乙酰氧基)硅烷或它们的混合物；所述的脱酮肟型交联剂为甲基三(甲基乙基酮肟基)硅烷、乙烯基三(甲基乙基酮肟基)硅烷或它们的混合物。
8.根据权利要求4所述的硅橡胶表面处理剂的应用，其特征是:所述的用于缩合型硅橡胶的催化剂是有机锡、有机钛、胺、钼系催化剂； 所述的钼系催化剂是四氢呋喃或甲基乙烯基硅氧烷配位的氯钼酸。
9.根据权利要求8所述的硅橡胶表面处理剂的应用，其特征是:所述的有机锡为二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡、醋酸锡或它们的混合物； 所述的有机钛为钛酸四丁酯、钛酸二异丙酯二乙酰乙酸丙酮、钛酸二异丙酯二乙酰乙酸乙酯或它们的混合物； 所述的胺为苯胺。
10.根据权利要求4所述的硅橡胶表面处理剂的应用，其特征是:所述的有机溶剂选自乙醇、异丙醇、苯、甲苯、二甲苯、石油醚、正己烷、环己烷、正庚烷、四氢呋喃中的一种或几种。
全文摘要
本发明属于无机矿物棉环保表面处理剂的应用领域，特别涉及室温硫化硅橡胶作为矿物棉环保化表面处理剂的应用。本发明首次采用溶剂型室温硫化硅橡胶作为硅橡胶表面处理剂，并将该种硅橡胶表面处理剂作为粘结矿物棉中的纤维的粘结剂使用，制备得到环保化处理的矿物棉材料。本发明应用该种硅橡胶表面处理剂所获得的环保化矿物棉材料，提高了产品的憎水性，在不降低矿物棉产品隔热性能的前提下，减小接触人体的表面皮肤刺激性，大大降低了纤维飞屑程度，解决了矿物棉材料对施工者的伤害问题。
文档编号C03C25/32GK103159412SQ201110412958
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者戴丽娜, 屈丽, 张志杰, 张学忠, 谢择民 申请人:中国科学院化学研究所