一种刚柔可控松香基有机硅烷交联剂、其制备方法及其应用

本发明涉及一种刚柔可控松香基有机硅烷交联剂、其制备方法及其应用，属于天然资源改性与利用的。

背景技术：

1、硅橡胶是兼具有机和无机性质的高分子弹性材料，并具有耐高温、耐臭氧、生理惰性等优异性能。因其独特的结构和优异的性能，硅橡胶被广泛应用于电子电器、建筑和汽车等行业。

2、硅橡胶分子主链(—si—o—)呈柔顺性，从而导致硅橡胶机械力学性能差，限制了其应用。本申请基于环境污染和资源综合利用，以我国特色天然林产资源松香为原料，在氢化菲环骨架上引入长碳链，设计制备了可控构建分子刚柔性松香基交联剂，以其制备松香基硅橡胶，可控构建分子的刚柔性对硅橡胶分子链刚性及内聚能等进行调控，获得兼具机械力学性能优异，综合性能良好的松香基硅橡胶。

技术实现思路

1、本发明提供一种刚柔可控松香基有机硅烷交联剂、其制备方法及其应用，用于制备松香基硅橡胶，可控构建分子的刚柔性对硅橡胶分子链刚性及内聚能等进行调控，获得兼具机械力学性能优异，综合性能优异的松香基硅橡胶。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种刚柔可控松香基有机硅烷交联剂的制备方法为：将氢化松香与环氧大豆油加成反应产物在通氮气的环境下减压脱水，加入有机硅烷，在80-100℃下反应1-4h制得刚柔可控松香基有机硅烷交联剂。

4、上述制得的刚柔可控松香基有机硅烷交联剂可用于制备松香基硅橡胶。用于制备松香基硅橡胶时，刚柔可控松香基有机硅烷交联剂可单独使用，无需与任何石化交联剂复配，即可得到综合性能优异的松香基硅橡胶；因氢化松香具备大体积强刚性氢化菲环结构，而环氧大豆油具备柔性长碳链，通过调节氢化松香与环氧大豆油的配比，相当于调节其结构刚柔性比例，即大体积强刚性氢化菲环结构与长碳链比例，从而可控调节松香基有机硅烷交联剂的刚柔性，作为一种松香基有机硅烷交联剂其能与端羟基二甲基硅油发生脱醇缩合反应形成交联网络结构，同时其能与填料气相白炭黑的表面羟基发生缩合反应，本松香基有机硅烷交联剂含有不同比例强刚性氢化菲环结构与柔性长碳链，可有效调节硅橡胶的刚柔性，同时氨基能与结构体系内白碳黑形成强氢键作用力。通过形成强交联网络结构、强氢键作用力相互协同作用，可控调节硅橡胶的刚柔性，从而可控调节硅橡胶的机械力学性能。

5、上述有机硅烷为异氰酸丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三乙氧基硅烷或3-(2,3-环氧丙氧丙基)三乙氧基硅烷。

6、为了进一步确保产品性能，减少副反应，上述加压脱水的条件为：通氮气鼓泡，升温至110-130℃，在-0.1mpa条件下减压脱水1-3h，降温至80-100℃加入有机硅烷反应。

7、为了确保使用性能，氢化松香与环氧大豆油加成反应产物与异氰酸丙基三乙氧基硅烷的使用摩尔比为1：(6-7)。

8、上述方法制得的刚柔可控松香基有机硅烷交联剂的优选结构式为：

9、

10、本申请刚柔可控松香基有机硅烷交联剂单独作为硅橡胶的交联剂。

11、本申请刚柔可控松香基有机硅烷交联剂的使用方法为：将硅油和白炭黑混合，并在100～120℃和搅拌条件下真空脱水干燥1～2h，冷却至室温，加入刚柔可控松香基有机硅烷交联剂，真空脱泡搅拌10～15min，倒入模具室温固化5～7d，得硅橡胶。前述优选的搅拌速度均为500～1000r/min。

12、本申请刚柔可控松香基有机硅烷交联剂的质量用量为硅油质量的1～5％，优选为1～3％，即可达到非常好的交联效果，用量少，成本低。

13、本申请硅油为粘度优选为10000～20000mpa.s的端羟基二甲基硅油。

14、本发明未提及的技术均参照现有技术。

15、本发明刚柔可控松香基有机硅烷交联剂，用于制备松香基硅橡胶，可对硅橡胶分子链刚性及内聚能等进行调控，获得兼具机械力学性能优异，综合性能优异的松香基硅橡胶，同时体系中含有氨基具有碱性，对硅橡胶体系固化起到催化的效果，利于硅橡胶深层次固化，同时刚柔可控松香基有机硅烷交联剂具备多活性官能团，可将体系形成多维次的固化交联，形成缠绕的效果，且大体积氢化菲环能更好的调控硅橡胶体系的刚柔性，可针对应用场景，有效调控硅橡胶的刚柔性。

技术特征：

1.一种刚柔可控松香基有机硅烷交联剂的制备方法，其特征在于：将氢化松香与环氧大豆油加成反应产物在通氮气的环境下减压脱水，加入有机硅烷，在80-100℃下反应1-4h制得刚柔可控松香基有机硅烷交联剂。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：有机硅烷为异氰酸丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三乙氧基硅烷或3-(2,3-环氧丙氧丙基)三乙氧基硅烷。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：加压脱水的条件为：通氮气鼓泡，升温至110-130℃，在-0.1mpa条件下减压脱水1-3h，降温至80-100℃加入有机硅烷反应。

4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：氢化松香与环氧大豆油加成反应产物与异氰酸丙基三乙氧基硅烷的使用摩尔比为1：(6-7)。

5.一种刚柔可控松香基有机硅烷交联剂，由权利要求1-4任意一项所述的制备方法制得，其特征在于：其结构式为：

6.权利要求1-4任意一项所述的制备方法制得的刚柔可控松香基有机硅烷交联剂的用途，其特征在于：刚柔可控松香基有机硅烷交联剂单独作为硅橡胶的交联剂。

7.如权利要求6所述的用途，其特征在于：将硅油和白炭黑混合，并在100～120℃和搅拌条件下真空脱水干燥1～2h，冷却至室温，加入刚柔可控松香基有机硅烷交联剂，真空脱泡搅拌10～15min，倒入模具室温固化5～7d，得硅橡胶。

8.如权利要求6或7所述的用途，其特征在于：刚柔可控松香基有机硅烷交联剂的质量用量为硅油质量的1～5％。

9.如权利要求6或7所述的用途，其特征在于：硅油为粘度为10000～20000mpa.s的端羟基二甲基硅油。

技术总结
本发明公开了一种刚柔可控松香基有机硅烷交联剂、其制备方法及其应用，刚柔可控松香基有机硅烷交联剂的制备方法为：将氢化松香与环氧大豆油加成反应产物在通氮气的环境下减压脱水，加入有机硅烷，在80‑100℃下反应1‑4h制得刚柔可控松香基有机硅烷交联剂。本发明刚柔可控松香基有机硅烷交联剂，用于制备松香基硅橡胶，可对硅橡胶分子链刚性及内聚能等进行调控，获得综合性能优异的松香基硅橡胶，同时体系中含有氨基具有碱性，对硅橡胶体系固化起到催化的效果，利于硅橡胶深层次固化，同时刚柔可控松香基有机硅烷交联剂具备多活性官能团，可将体系形成多维次的固化交联，形成缠绕的效果，且大体积氢化菲环能更好的调控硅橡胶体系的刚柔性。

技术研发人员：李侨光,谢桂军,高婕,李万菊,阎杰,李永泉,何雨欣
受保护的技术使用者：仲恺农业工程学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15