一种高分散性硅胶发泡剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种发泡剂的制备方法，特别涉及一种高分散性硅胶发泡剂及其制备方法，属于橡胶制备技术领域。

背景技术：

硅橡胶是由硅氧键(si-o)交替组成主链，有机基团(如甲基、乙基、乙烯基、苯基、三氟丙基等)组成其侧基的一种线型有机硅氧烷聚合物。由于其特殊的结构，硅橡胶具许多其它材料所能同时具备的诸多优异性能，如卓越的耐高温与耐低温性，优异的耐油、耐溶剂、耐紫外、耐辐射性能，良好的耐老化性，优良的电绝缘性和化学稳定性以及生理惰性等。

经发泡后制备的有机硅多孔弹性体即为硅橡胶泡沫材料，又称海绵硅橡胶、微孔硅橡胶。根据泡孔结构可分为闭孔、开孔和混合孔泡沫硅橡胶。一般而言，开孔泡沫材料的力学强度较低，但有较好的压缩应力松弛性能，而闭孔泡沫材料的力学强度较好，但它的压缩应力松弛性能较差。混合孔泡沫材料的性能则介于二者之间。

硅橡胶泡沫材料可分为室温硫化硅橡胶(rtv)泡沫和高温硫化硅橡胶(htv)泡沫。室温硫化硅橡胶泡沫通常采用缩合兴的羟基封端的硅橡胶为基材，羟基硅油为发泡剂，氯铂酸的络合物为催化剂，室温下硫化发泡而成的一种海绵状弹性体。高温硫化硅橡胶泡沫适用于就地发泡成型，起填充、密封、减震等作用。高温硫化泡沫硅橡胶是将分子量为50-100万的硅橡胶、无机填料、发泡剂及硫化剂混炼均匀，然后将混炼胶通过热硫化发泡制得硅橡胶泡沫。高温硫化泡沫硅橡胶可模压成泡沫板材，切割后使用，也可通过挤出再经过连续热空气硫化制成各种形状截面的硅橡胶泡沫条。

现有技术中，高温硫化硅橡胶自由发泡用发泡剂存在下列问题：

(1)由于硫化速度快，高温硫化硅橡胶要求发泡剂在100℃左右完成快速分解，常规的化学发泡剂，如偶氮二甲酰胺(发泡剂adc)、碳酸氢钠、4，4’氧代双苯磺酰肼(发泡剂obsh/ot)、对甲苯磺酰胺基脲(发泡剂ra)、n,n'-二亚硝基五次甲基四胺(发泡剂dpt，又成发泡剂h)、尿素(发泡剂bk)、对甲苯磺酸肼(发泡剂tsh)、苯磺酰肼(发泡剂bsh)等单用或是复配均无法同时满足均匀发泡与制品表面光滑细腻的要求；

(2)偶氮二异丁腈粉末危险性高，受热后存在自加速分解和能量累积问题，温度达到50-60℃后具有极高的爆炸隐患；

(3)偶氮二异丁腈粉末的结晶性强，粉碎后的超细粉末存在团聚结晶的问题，导致其在高温硫化硅橡胶中分散性差，生产的制品的泡孔粗大不均匀，制品表面存在鱼眼针孔等缺陷；

(4)市场上的偶氮二异丁腈粉末的细度不够，直接导致发泡制品泡孔粗大；

(5)粉末状的偶氮二异丁腈不仅危险，而且粉尘问题严重，其粉末的高毒性给工作场所的员工的身心健康构成极大威胁；

(6)粉末状偶氮二异丁腈粉末存放过程中容易沉积结块或是形成假性结块，给后续生产配料带来极大不便，甚至在人为破碎过程中造成爆炸事故；

(7)粉末状偶氮二异丁腈在运输过程中对碰撞和热量比较敏感，高纯度高浓度的偶氮二异丁腈受外界能量的干扰后安定性较差，容易发生爆炸事故；

(8)偶氮二异丁腈晶体粉碎过程中水分的引入会影响产品的品质，加速结块。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高分散性硅胶发泡剂，该发泡剂为偶氮二异丁腈改性制得，以解决偶氮二异丁腈粉末作为发泡剂的危险性高、易结块，以及分散性差等技术缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高分散性硅胶发泡剂，该发泡剂由以下组分混合制成：偶氮二异丁腈100份、隔离剂1-20份、液体分散剂5-20份。发泡剂生产时，隔离剂需要预先与偶氮二异丁腈混合，以避免粉末状偶氮二异丁腈在空气中容易爆炸的风险，并且在后续的粉碎工序中，提高共破碎效率，使粉碎时偶氮二异丁腈的细度更高；液体分散剂用于提高偶氮二异丁腈的分散性，同时有效降低粉尘污染，提高发泡剂的安全性和品质稳定性，赋予制品更加细腻的泡孔结构。隔离剂和液体分散剂共同使用，对发泡剂的性能具有协同增益的效果。

作为优选，该发泡剂由以下组分混合制成：偶氮二异丁腈100份、隔离剂5-10份、液体分散剂10-20份。

作为优选，所述的偶氮二异丁腈为市售工业级晶体或粉末，所述的隔离剂为无机填料、脂肪酸及其衍生物中的一种或几种之混合物。进一步的，无机填料选自碳酸钙、滑石粉、蒙脱土、二氧化硅、碳酸镁、碳酸锌、氧化锌、膨润土、高岭土或氧化铁中的一种或几种之混合物；脂肪酸及其衍生物选自硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸铝、硬脂酸钡、硬脂酸甘油酯、月桂酸、月桂酸锌、月桂酸钙、月桂酸镁、月桂酸铝、月桂酸钡、豆蔻酸、豆蔻酸锌、豆蔻酸钙、豆蔻酸镁、豆蔻酸铝、豆蔻酸钡、油酸、油酸锌、油酸钙、油酸镁、油酸铝、油酸钡或油酸甘油酯中的一种或几种之混合物。

作为优选，液体分散剂选自甲基硅油、羟基硅油、硅烷偶联剂、聚醚改性硅油、钛酸酯偶联剂、矿物油、环氧大豆油、邻苯二甲酸二辛酯(dop)、己二酸二辛酯(doa)、油酸、油酸甘油酯、聚乙二醇或聚乙二醇甘油酯中的一种或几种之混合物。

作为优选，所述的发泡剂中还包括硅橡胶，以偶氮二异丁腈、隔离剂、液体分散剂三者重量份总和为100份计，硅橡胶为20-100份。进一步的，所述的硅橡胶为邵氏硬度为10-33的高温硫化硅橡胶。

作为优选，该发泡剂由以下组分混合制成：偶氮二异丁腈100份、二氧化硅5-10份、硬脂酸锌1-2份、氧化铁1-2份、甲基硅油8-10份、聚乙二醇甘油酯2-5份、硅烷偶联剂2-7份、油酸甘油酯1-3份。

一种所述的高分散性硅胶发泡剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)先将偶氮二异丁腈与隔离剂用流化床混合均匀；

(2)用装有氮气保护的气流粉碎机对步骤(1)中的混合粉料进行深度破碎，控制中位粒径为5-20微米；

(3)将步骤(2)中得到的偶氮二异丁腈超细粉体从底部通入流化床，然后将液体分散剂从流化床塔顶雾化喷洒下来，得到被充分润湿、分散的湿性粉体，即为发泡剂产品。得到的偶氮二异丁腈发泡剂作为商品出售。

作为优选，该方法还包括步骤(4)，具体是：(4)将步骤(3)得到的湿性粉体与硅橡胶用密炼机混炼均匀，混炼过程密炼机夹套采用通冷却水的方式降温处理，得到膏状的发泡剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过在气流粉碎前向偶氮二异丁腈中添加隔离剂，大幅降低了发泡剂在气流粉碎后的团聚和结块问题，同时隔离剂和偶氮二异丁腈通过共破碎后的混合更加均匀，隔离剂的粒度也被极大减小，提高了隔离剂对高温硫化硅橡胶的填充补强效果；此外隔离剂的添加降低了偶氮二异丁腈的浓度，使其安全性有一定的提高。偶氮二异丁腈分解温度在100-103℃，现有技术中发泡剂的生产在共破碎时，在50-60℃有爆炸危险，加入隔离剂可以有效避免爆炸。

2、在气流粉碎过程中添加氮气保护，防止材料粉碎过程中大量吸水对产品的稳定性造成影响，提高隔离剂与偶氮二异丁腈直接的接触面积，更可以防止物料与空气形成爆炸性混合物，降低燃爆隐患。

3、本发明采用流化床进行物料的混合作业，避免常规机械搅拌过程中摩擦生热造成的能量累积和爆炸隐患。

4、本发明采用液体分散剂提高偶氮二异丁腈的分散性，同时有效降低粉尘污染，提高发泡剂的安全性和品质稳定性，赋予制品更加细腻的泡孔结构。

5、采用低硬度的高温硫化硅橡胶做载体，将偶氮二异丁腈发泡剂做成膏状，通过预分散进一步提高发泡剂的分散性，硅橡胶对偶氮二异丁腈的隔离包覆作用也改善了发泡剂的隔热效果，使其存储、运输和使用过程中的安全性大幅提高。

附图说明

图1是采用实施例及对比例的高分散性硅胶发泡剂制得的发泡制品外观图，自上而下依次是采用对比例1、2、3和实施例1、2、3高分散性硅胶发泡。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1-3

一种高分散性硅胶发泡剂，该发泡剂由表1所示的组分混合制成：

表1(单位：kg)

高分散性硅胶发泡剂的制备方法具体步骤如下：

(1)先将偶氮二异丁腈与隔离剂用流化床混合均匀；

(2)用装有氮气保护的气流粉碎机对步骤(1)中的混合粉料进行深度破碎，控制中位粒径为5-20微米；

(3)将步骤(2)中得到的偶氮二异丁腈超细粉体从底部通入流化床，然后将液体分散剂从流化床塔顶雾化喷洒下来，得到被充分润湿、分散的湿性粉体，

(4)将步骤(3)得到的湿性粉体与硅橡胶用密炼机混炼均匀，硅橡胶为邵氏硬度为10-33的高温硫化硅橡胶，混炼过程密炼机夹套采用通冷却水的方式降温处理，得到膏状的发泡剂。

对比例1-3

一种硅胶发泡剂，该发泡剂由表1所示的组分混合制成。

对比上述各实施例及对比例制得的硅胶发泡剂性能，并且将其用于发泡制品的生产，比较两者发泡制品的区别，具体见表2。各实施例制得的发泡产品外观图见图1。

表2性能对比

通过表2和图1可知，本发明提供的高分散性硅胶发泡剂相对于现有的偶氮二异丁腈粉末发泡剂，具有硬度适当、分散均匀的优点，制得的发泡制品表面光亮平滑无缺陷、泡孔均匀细腻，拉伸强度、撕裂强度及延伸率均优于对比例的偶氮二异丁腈粉末发泡剂。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。