一種低固化收縮率的硅橡膠及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于硅橡膠技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低固化收縮率的硅橡膠及其制備方法。解決了現(xiàn)有技術(shù)中硅橡膠的固化收率高，添加大量填料改性易造成固化體系的黏度明顯上升，儲能模量增長，彈性模量較高的技術(shù)問題。本發(fā)明專利技術(shù)的T7

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種低固化收縮率的硅橡膠及其制備方法


[0001]本專利技術(shù)屬于硅橡膠
，具體涉及一種低固化收縮率的硅橡膠及其制備方法。

技術(shù)介紹

[0002]硅橡膠是線性聚硅氧烷發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)后形成的呈三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彈性體材料，具有獨特的有機無機雜化分子鏈結(jié)構(gòu)。按硫化機理不同，可將硅橡膠分為三類：室溫硫化型、加熱硫化型和加成反應(yīng)型。其中，加成反應(yīng)型硅橡膠在
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65℃～200℃的溫度范圍內(nèi)可長期使用，并能保持其柔軟彈性性能，且有著優(yōu)良的電性能和化學(xué)穩(wěn)定性，同時兼具有耐候、耐水、耐臭氧性，還具備無毒無味、無腐蝕性、生理惰性、線收縮率低、易操作等顯著特點，被廣泛地應(yīng)用于軍事、建筑、醫(yī)療、汽車、航空航天、日化及生活用品等諸多領(lǐng)域。
[0003]然而，硅橡膠固化后本身強度較弱，加之硅橡膠在固化分子交聯(lián)過程中基膠本身結(jié)構(gòu)變化等因素，在固化后容易發(fā)生體積收縮的問題，這給其應(yīng)用帶來了障礙，尤其是在復(fù)合材料中的應(yīng)用會出現(xiàn)嚴(yán)重的問題。研究表明，添加一定比例的填料有助于提高材料固化后的力學(xué)性能同時降低固化收縮和熱膨脹系數(shù)，其原理是：填料的加入一方面造成固化體系官能團密度的降低，另一方面，填料所占用的體積在固化過程中并沒有隨著反應(yīng)的進行而發(fā)生改變，從而減緩了反應(yīng)體系的體積收縮。據(jù)報道，填料的形狀及粒子尺寸對固化體系的收縮程度具有一定影響，與不規(guī)則形狀納米粒子相比，添加具有球形結(jié)構(gòu)的納米粒子能夠促使材料在固化過程中獲得更低收縮率。此外，填料添加量的改變也會造成固化收縮程度的不同，在適當(dāng)?shù)奶砑恿糠秶鷥?nèi)，提高填料的加入量有利于獲得更低的固化收縮；但隨著填料添加量的繼續(xù)增大，固化體系的黏度明顯上升，嚴(yán)重影響材料的操作使用，儲能模量也會有所增長，不利于收縮應(yīng)力的釋放。此外，填料的大量引入還易于造成較高的彈性模量，從而增加應(yīng)力產(chǎn)生的可能性。故由于現(xiàn)有技術(shù)中用于降低硅橡膠固化收縮的納米粒子填料均為固態(tài)，由于填料添加量受到限制，從而難以滿足有些產(chǎn)品要求的固化收縮率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0004]本專利技術(shù)為解決現(xiàn)有技術(shù)中硅橡膠的固化收率高，添加大量填料改性易造成固化體系的黏度明顯上升，儲能模量增長，彈性模量較高的技術(shù)問題，提供一種低固化收縮率的硅橡膠、T7
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POSS有機硅聚合物及其制備方法。
[0005]本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案如下。
[0006]本專利技術(shù)提供一種T7
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POSS有機硅聚合物，結(jié)構(gòu)式如下：
[0007][0008]式中，R為異丁基或者環(huán)己基；
[0009]所述T7
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POSS有機硅聚合物的平均分子量為1100～120000。
[0010]本專利技術(shù)還提供上述T7
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POSS有機硅聚合物的制備方法，包括以下步驟：
[0011]1)乙烯基甲基有機硅的制備方法
[0012]將甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基硅油和二甲基二甲氧基硅烷溶于有機溶劑中，攪拌均勻，加入氫氧化鉀，加熱回流反應(yīng)，反應(yīng)完成后降至室溫，過濾除去未反應(yīng)的氫氧化鉀，減壓蒸餾除去有機溶劑，真空干燥，得乙烯基甲基有機硅；
[0013]2)不完全縮合的環(huán)己基三硅醇的制備方法
[0014]在惰性氣氛保護下，向置有一水氫氧化鋰、去離子水和有機溶劑的裝置中滴加反應(yīng)物，滴加完成后，加熱回流反應(yīng)，降至室溫，加入濃鹽酸酸化，抽濾，用水洗滌產(chǎn)物至中性，用乙腈洗滌，得到白色固體，真空干燥，得到不完全縮合的環(huán)己基三硅醇；
[0015]3)T7
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POSS有機硅聚合物的制備方法
[0016]將步驟2)制備的不完全縮合的環(huán)己基三硅醇與步驟1)制備的乙烯基甲基有機硅溶解在有機溶劑中，加熱回流反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫后，減壓蒸餾除去有機溶劑，真空干燥，得到T7
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POSS有機硅聚合物。
[0017]更優(yōu)選的是，
[0018]所述步驟1)中，甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基硅油、二甲基二甲氧基硅烷和氫氧化鉀的質(zhì)量比為2:1:2:0.4；
[0019]所述步驟2)中，反應(yīng)物為異丁基三甲氧基硅烷或環(huán)己基三甲氧基硅烷，一水氫氧化鋰和反應(yīng)物的質(zhì)量比為3.3:20；
[0020]所述步驟3)中，不完全縮合的環(huán)己基三硅醇和乙烯基甲基有機硅聚合物的質(zhì)量比為1:3。
[0021]更優(yōu)選的是，
[0022]所述步驟1)中，加熱回流反應(yīng)為85℃回流10h；
[0023]所述步驟2)中，加熱回流反應(yīng)為65℃回流14h，酸化時間為2h；
[0024]所述步驟3)中，加熱回流反應(yīng)為90℃回流6h。
[0025]本專利技術(shù)還提供一種低固化收縮率的硅橡膠，原料包括質(zhì)量比為100:100的A組分和B組分；
[0026]以重量份計，所述A組分由30～80份T7
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POSS有機硅聚合物與20～30份甲基乙烯基硅油混合均勻組成，所述B組分由20～80份鈀催化劑與5～20份含氫有機硅油混合均勻組成。
[0027]優(yōu)選的是，以重量份計，由50～80份T7
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POSS有機硅聚合物與20份甲基乙烯基硅油混合均勻組成，所述B組分由20～70份鈀催化劑與5～10份含氫有機硅油混合均勻組成。
[0028]本專利技術(shù)還提供上述低固化收縮率的硅橡膠的制備方法，步驟如下：
[0029]按配比稱取A組分和B組分，混合均勻后，置于模具中，加壓加熱硫化，得到低固化收縮率的硅橡膠。
[0030]優(yōu)選的是，采用三輥研磨機將A組分和B組分混合均勻。
[0031]優(yōu)選的是，硫化溫度為160
±
10℃，硫化壓力為5～10MPa，硫化時間為20～30min。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果為：
[0033]本專利技術(shù)的T7
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POSS有機硅聚合物，在室溫下呈現(xiàn)液態(tài)，可以與硅橡膠生膠混合均勻，并且可以參與到硅橡膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，不受限制，大大減小了硅橡膠固化時的收縮率，同時還能提高固化后硅橡膠的耐燒蝕性能，最大限度的發(fā)揮T7
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POSS有機硅聚合物在降低硅橡膠固化收縮率以及提高硅橡膠的耐燒蝕方面的作用。
[0034]本專利技術(shù)以液態(tài)T7
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POSS有機硅聚合物作為填料，可保證與硅橡膠生膠混合時，T7
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POSS有機硅聚合物均勻分散，可以有效降低硅橡膠加熱固化后的收縮率，同時提高硅橡膠的耐燒蝕性能。經(jīng)試驗檢測，本專利技術(shù)的低固化收縮率的硅橡膠，室溫拉伸強度：6.0～6.5Mpa；不揮發(fā)份含量(％)：≥99；適用期：≥6h；14天后邵氏A硬度：≥40；固化收縮率：0.5～1.0％。
具體實施方式
[0035]為了進一步理解本專利技術(shù)，下面對本專利技術(shù)優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進一步說明本專利技術(shù)的特征和優(yōu)點，而不是對本專利技術(shù)權(quán)利要求的限制。
[0036]本專利技術(shù)的T7
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POSS有機硅聚合物，結(jié)構(gòu)式本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.T7
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POSS有機硅聚合物，其特征在于，結(jié)構(gòu)式如下：式中，R為異丁基或者環(huán)己基；所述T7
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POSS有機硅聚合物的平均分子量為1100～120000。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的T7
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POSS有機硅聚合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)乙烯基甲基有機硅的制備方法將甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基硅油和二甲基二甲氧基硅烷溶于有機溶劑中，攪拌均勻，加入氫氧化鉀，加熱回流反應(yīng)，反應(yīng)完成后降至室溫，過濾除去未反應(yīng)的氫氧化鉀，減壓蒸餾除去有機溶劑，真空干燥，得乙烯基甲基有機硅；2)不完全縮合的環(huán)己基三硅醇的制備方法在惰性氣氛保護下，向置有一水氫氧化鋰、去離子水和有機溶劑的裝置中滴加反應(yīng)物，滴加完成后，加熱回流反應(yīng)，降至室溫，加入濃鹽酸酸化，抽濾，用水洗滌產(chǎn)物至中性，用乙腈洗滌，得到白色固體，真空干燥，得到不完全縮合的環(huán)己基三硅醇；3)T7
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POSS有機硅聚合物的制備方法將步驟2)制備的不完全縮合的環(huán)己基三硅醇與步驟1)制備的乙烯基甲基有機硅溶解在有機溶劑中，加熱回流反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫后，減壓蒸餾除去有機溶劑，真空干燥，得到T7
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POSS有機硅聚合物。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的T7
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POSS有機硅聚合物的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中，甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基硅油、二甲基二甲氧基硅烷和氫氧化鉀的質(zhì)量比為2:1:2:0.4；所述步驟2)中，反應(yīng)物為異丁基三甲氧基硅烷或環(huán)己基三甲氧基硅烷，一水氫氧化鋰和...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄧鵬飏，魏巍，鄭春柏，張依帆，柳美華，高健，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：