一种同时含腈基和乙烯基的高分子量聚硅氧烷的合成及加成型热硫化腈硅橡胶的制备方法_2

文档序号:9858032阅读:来源:国知局
所述的制得的同时含有 腈基和乙烯基的高分子量聚硅氧烷的分子链中同时含有腈基和乙烯基、含有或不含有其它 基团;
[0033]优选的,制得的同时含有腈基和乙烯基的高分子量聚硅氧烷的数均分子量为 100000-1000000,进一步优选200000-600000;
[0034] 优选的,制得的同时含有腈基和乙烯基的高分子量聚硅氧烷中乙烯基含量为 0.05-0.5%,进一步优选0.15-0.25%,摩尔百分比。
[0035] 根据本发明加成型热硫化腈硅橡胶的制备方法,优选的,所述的交联剂为在交联 用催化剂催化下或不使用任何交联用催化剂,能与硅氧烷中乙烯基发生加成反应的化合 物,可单一使用也可复配使用;
[0036] 所述的交联剂进一步优选为含有娃氢键的化合物;更优选为含氢硅油,含氢量为 0.1-1.0%,质量百分含量。
[0037] 根据本发明加成型热硫化腈硅橡胶的制备方法,优选的,所述的交联用催化剂为 能够催化乙烯基与交联剂反应的化合物,包括铂金催化剂、铁系催化剂、羰基钴、羰基钼、铑 的络合物;
[0038]进一步优选为氯铂酸催化剂和茂铁系络合物催化剂;更优选氯铂酸双封头络合物 催化剂,使用份数优选为〇. 01-3份。
[0039] 根据本发明加成型热硫化腈娃橡胶的制备方法,优选的,所述的填料为能改善加 成型热硫化腈硅橡胶性能所使用的各类添加剂,进一步优选,气相法白炭黑、沉淀法白炭 黑、黑炭黑、碳酸钙、氢氧化铝或/和氢氧化镁以及各种处理过的上述化合物,更优选为硅氮 烷处理的白炭黑。填料的使用份数为〇. 1-400份,优选为3-30份。
[0040] 根据本发明加成型热硫化腈硅橡胶的制备方法,优选的,所述的其它助剂为加入 后不显著降低加成型热硫化腈硅橡胶性能的各种助剂,进一步优选热氧稳定剂、阻燃剂、导 电剂、发泡剂、深度固化剂、颜料或增塑剂;进一步优选为铁红,使用份数优选为1-3份。
[0041] 本发明未详尽说明的,均按现有技术。
[0042]本发明的原理及有益效果如下:
[0043] 本发明的反应路线摈弃了先前文献报道的使用氯硅烷的反应路线,避免了反应过 程产生的大量盐酸对设备的严重腐蚀;本发明中伯氨基与双键反应后,使伯氨基转化成活 性更低的仲胺基,提高了硅氧烷的储存稳定性,减少了含氨基聚硅氧烷存放或使用过程中 容易产生的黄变现象。本发明是基于氨基与双键的加成反应,普通的氨基与双键的加成反 应需要在催化剂的存在下、经历较高的温度和较长时间才能发生反应。在本发明中,由于腈 基对双键的活化作用,该反应比普通的氨基与双键反应更为容易进行。在本发明中,如果不 使用催化剂,也能够较快地发生反应,反应效率高;如果使用催化剂,反应较为迅速,反应效 率大大提高。因此取得了显著的效果。
[0044] 本发明的含有腈基的不饱和化合物为同时含有腈基和其它非腈基的不饱和键的 化合物,该类物质均能在本发明涉及的反应条件内发生反应。当腈基与双键相连时,腈基对 双键的敏化效果最佳,所以丙烯腈能够在不使用任何催化剂的条件下较容易与氨基发生反 应;当双键不与任何敏化基团相邻时,该反应也可以进行,但是需要使用催化剂,反应时间 较长。
[0045] 本发明所涉及的氨基与双键的加成反应,可以不使用任何溶剂即可发生。溶剂的 使用能够有助于反应物料的共混和反应效率的提高,基于溶剂的极性、沸点、稳定性及安全 性等方面考虑,优选甲苯和四氢呋喃。
[0046] 本发明的含有腈基的硅氧烷,由于含有腈基这类极性基团,改变了硅氧烷的极性 和溶解度参数,有别于普通的聚二甲基硅氧烷,丰富了硅氧烷的种类;进一步使用含有腈基 的硅氧烷制备的加成型热硫化臆娃橡Jj父,能够具有优良的耐溶剂油的性能。
[0047] 本发明所涉及的经由同时含有腈基和乙烯基的高分子量聚硅氧烷所制备的加成 型热硫化腈硅橡胶,其交联网络是通过乙烯基与硅氢基团加成反应构建的,乙烯基的位置 和数量直接影响到制备的加成型热硫化腈硅橡胶的性能。如果乙烯基含量高,所制备的硫 化橡胶交联密度大、硬度和拉伸强度高,但是断裂伸长率低;如果乙烯基含量低,交联点少, 断裂伸长率高,硬度小;而乙烯基含量过高时,则过多的交联引起硫化胶的"脆化",撕裂强 度下降。综合考虑,优选乙烯基含量为0.05-0.5%的含腈基硅氧烷。经由本发明的配方实 验,乙烯基含量为0.15-0.25% (mol)时,硫化胶具有较优异的物理力学性能。
[0048] 本发明所涉及的交联剂与市场上加成型热硫化硅橡胶通用配方中的交联剂基本 相同。市场上常规的交联剂比如各类含氢硅油等均可以直接使用在本发明中的交联配方 中,也可以使用各种带有硅氢键的化合物。经由本发明配方试验,优选用含氢硅油,特别是 当含氢量为〇. 1-1 .〇% (质量含量)的含氢硅油性能最佳。
[0049] 本发明所使用的交联用催化剂主要是氯铂酸及其他铂的催化剂,简称铂金催化 剂;铁系催化剂及羰基钴、羰基钼、铑的络合物均能作为交联用催化剂使用。综合考虑催化 效果,优选铂金催化剂中的氯铂酸双封头络合物催化剂,由于其催化效率高,所以其使用份 数进一步优选为0.01-3份;
[0050] 本发明所制备加成型热硫化腈硅橡胶,如果不加入任何填料和助剂,也能够硫化 成型,但是强度不高。使用各种填料,特别是补强填料,能够较好地提高硫化橡胶的机械力 学性能。由于本发明所使用的基胶中含有腈基,带有极性,因此对各种无机填料和有机极性 填料的吃粉快、相容性好、补强效率高。为了进一步提高腈硅橡胶耐高温使用性能,本发明 进一步优选处理过的白炭黑对腈硅橡胶进行补强,减少腈硅橡胶胶料在混炼或存放过程中 产生的结构化,减缓在高温使用时的降解现象的产生。
[0051] 本发明所制备的加成型热硫化腈硅橡胶,在其配方中加入各种助剂,能够进一步 提高其性能并拓展其应用,比如热氧稳定剂、阻燃剂、导电剂、发泡剂、深度固化剂、颜料、增 塑剂等。某些助剂能够起到多种作用,比如铁红可同时起到热氧稳定剂、颜料、补强填料的 作用。改变助剂的用量及多种助剂共同使用,可以制备多种优良性能的腈硅橡胶。
[0052] 本发明的同时含有臆基和乙烯基的聚硅氧烷由于含有臆基基团,改变了硅氧烷的 极性和溶解度参数,可以做为特种聚硅氧烷单独使用或复配使用,也可以制备成腈硅橡胶 及其它复合橡胶,用于各种耐油、耐低温场所。
【附图说明】
[0053]图1为本发明实施例11中同时含有腈基和乙烯基的高分子量聚硅氧烷的红外谱 图。
【具体实施方式】
[0054]下面通过具体实施例对本发明做进一步说明,但不限于此。
[0055] 实施例中所用原料均为常规市购原料或按照参考文献方法合成得到。
[0056] 实施例中所有氢硅油的含氢量均为质量百分含量,其他"% "均为摩尔百分比。
[0057]实施例中所述的分子量均为数均分子量。
[0058]实施例中所述的份数均为重量份。
[0059] 实施例1
[0060]乙烯基含量为0.15%、氨丙基含量为10%、分子量为300000的聚硅氧烷与丙烯腈 在四氢呋喃中进行反应,制备得到高分子量含腈基硅油,即同时含有腈基和乙烯基的高分 子量聚硅氧烷。聚硅氧烷与丙烯腈的摩尔比为1:2,反应温度为50°C,反应时间4小时,反应 产率达100%。
[0061 ]制得的高分子量含腈基硅油,分子量为319923,腈基含量为10 %,乙烯基含量为 0.15%〇
[0062] 实施例2
[0063]如实施例1所述,不同的是:氨丙基的链接含量变为5%。反应温度40°C,反应时间4 小时,反应产率达100 %。
[0064] 实施例3
[0065]如实施例1所述,不同的是将乙烯基含量为0.15 %的含有氨丙基的聚硅氧烷改为 乙烯基含量为0.15%的含有Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基(链节含量10%)的聚硅氧烷。反应温 度60 °C,反应时间4小时,反应产率100 %。
[0066] 实施例4
[0067]如实施例3所述,不同的是将Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基聚硅氧烷的链节含量改为 5%。反应温度60°C,反应时间4小时,反应产率100%。
[0068] 实施例5
[0069]如实施例1所述,不同的是将乙烯基含量为0.15%的含有氨丙基的聚硅氧烷改为 乙烯基含量为0.15%的氨丙基封端的侧链含有乙烯基和氨丙基的聚硅氧烷。反应温度40 °C,反应时间4小时,反应产率100%。
[0070] 实施例6
[0071]乙烯基含量为0.15%、氨丙基含量为10%、分子量为200000的聚硅氧烷与丁烯腈 在甲苯中进行反应,催化剂为吡啶,制备得到高分子量含腈基硅油。聚硅氧烷与丁烯腈的摩 尔比为1:2,反应温度为40 °C,反应时间4小时,反应产率达100 %。
[0072]制得的高分子量含腈基硅油,分子量为217113,腈基含量为10%,乙烯基含量为 0.15%〇
[0073] 实施例7
[0074]乙烯基含量为0.20%、氨丙基含量为10%、分子量为300000的聚硅氧烷与对腈基 苯乙烯在N,N-
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