一種加成型液體矽橡膠用底塗劑及其製備方法與流程
2023-05-04 03:45:41
本發明屬於底塗劑技術領域，涉及一種矽橡膠(特別是加成型液體矽橡膠)用底塗劑及其製備方法。
背景技術：
加成型液體矽橡膠是20世紀70年代末發展起來的一種矽橡膠，其以含乙烯基的聚矽氧烷為基礎，以含矽氫鍵的低聚矽氧烷為硫化交聯劑，在鉑催化劑的作用下通過加成反應而形成具有網絡結構的彈性體。除具有普通矽橡膠的優良性能外，加成型液體矽橡膠還具有成型快速、方便等優點，可製成不同形態、不同用途的系列化、差別化產品，可用作電子元件、電器設備的封裝或灌封材料，醫用材料，牙科印模材料，文物及工藝品複製材料，服裝商標材料，電視機、錄像機的變壓器的阻潮處理劑，水果、蔬菜保鮮膜等，具有廣泛的用途。
然而，由於加成型液體矽橡膠分子本身呈非極性，在用作灌封、塗覆、嵌件注射成型材料使用時，其粘結性較差，無法滿足相應的要求。目前，提高矽橡膠與各種基材之間的粘結性的方法主要有三種：(1)使用底塗劑對基材表面進行處理；(2)通過改變基膠的分子結構來增強粘結性；(3)通過添加增粘劑來提高粘結性。由於第(2)種方法的實際生產過程複雜，成本相對較高，難以實現工業化，而第(3)種方法又存在增粘劑與矽橡膠的相容性差，催化劑易中毒等問題，因此目前仍以第(1)種方法為主。
根據第(1)種方法，在加成型液體矽橡膠於基材上成型之前，通常會使用相應的底塗劑，用來改善矽橡膠與基材(如PC、ABS等)的粘結性，同時使脆弱的基材表面得到強化，並起到屏蔽基材中阻礙硫化的成分的作用。對底塗劑的要求是塗布性良好，不溶解、溶脹及腐蝕基材，適度的乾燥時間及乾燥後能夠在基材表面形成均一的塗膜。目前，對多種材料均適用的通用型底塗劑卻對矽橡膠不起作用，導致在PC、ABS等基材上粘結時容易產生氣泡，粘結效果相對較差。
技術實現要素：
針對通用性底塗劑無法滿足矽橡膠在基材上的有效粘結這一技術問題，本發明旨在提供一種粘結性強的加成型液體矽橡膠用底塗劑及其製備方法，利用本發明的底塗劑能夠加強加成型液體矽橡膠與PC、ABS、PC/ABS等基材之間的粘結性，改善粘結過程中產生氣泡、粘結不良等情況。
具體而言，本發明採用如下技術方案：
一方面，本發明提供了一種加成型液體矽橡膠用底塗劑，其由以重量百分比計的下列成分組成：10％～45％的有機矽改性聚氨酯、5％～20％的含活性基團矽氧烷、10％～30％的矽樹脂、0.5％～15％的矽烷偶聯劑、0.005％～5％的稀有金屬催化劑和30％～70％的石油醚。
在一項優選的技術方案中，上述底塗劑由以重量百分比計的下列成分組成：15％～30％的有機矽改性聚氨酯、8％～15％的含活性基團矽氧烷、15％～25％的矽樹脂、2％～8％的矽烷偶聯劑、0.01％～0.5％的稀有金屬催化劑和35％～55％的石油醚。
在上述底塗劑中，所述有機矽改性聚氨酯為聚矽氧烷改性聚氨酯，優選羥基聚矽氧烷改性聚氨酯、羥烷基聚矽氧烷改性聚氨酯或氨烷基聚矽氧烷聚氨酯。
在上述底塗劑中，所述含活性基團矽氧烷為含有與矽原子直接相連的氫原子、羥基或甲氧基的矽氧烷，優選三甲氧基矽烷、二甲氧基甲基矽烷、乙基二甲基矽烷或三苯基羥基矽烷。
在上述底塗劑中，所述矽樹脂(又稱聚矽氧烷樹脂)為具有高度交聯網狀結構的聚有機矽氧烷，優選聚二甲基矽樹脂、聚二乙基矽樹脂、聚二苯基矽樹脂、聚甲基苯基矽樹脂或聚乙基苯基矽樹脂。
在上述底塗劑中，所述矽烷偶聯劑的結構通式為YSiX3，其中：X為氯原子、氨基、甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、三甲基矽氧基或乙醯氧基，Y為乙烯基或末端含有環氧結構或(甲基)丙烯醯氧基團的烷基，優選乙烯基三甲氧基矽烷、γ-(2,3-環氧丙氧基)丙基三甲氧基矽烷或γ-(甲基丙烯醯氧基)丙基三甲氧基矽烷。
在上述底塗劑中，所述稀有金屬催化劑優選氯鉑酸、二氯化鈀或三氯化銠。
另一方面，本發明還提供了上述加成型液體矽橡膠用底塗劑的製備方法，其包括下列步驟：
1)原料的準備：
按照配方量稱量有機矽改性聚氨酯、含活性基團矽氧烷、矽樹脂、矽烷偶聯劑、稀有金屬催化劑和石油醚，並將石油醚平均分成兩份；
2)A組分的配製：
在攪拌條件下，將有機矽改性聚氨酯加入到其中一份石油醚中並攪拌均勻，然後加入含活性基團矽氧烷並攪拌均勻，得到A組分；
3)B組分的配製：
在攪拌條件下，將矽樹脂加入到另一份石油醚中並攪拌均勻，接著加入矽烷偶聯劑並攪拌均勻，然後加入稀有金屬催化劑並攪拌均勻，得到B組分；
4)A組分和B組分的混合：
在攪拌條件下，將A組分與B組分混合併攪拌均勻，得到加成型液體矽橡膠用底塗劑。
在上述製備方法中，所述攪拌通過機械攪拌裝置或磁力攪拌裝置來完成。
與現有技術相比，採用上述技術方案的本發明具有如下優點：利用本發明的底塗劑能夠加強加成型液體矽橡膠與PC、ABS、PC/ABS等基材之間的粘結性，改善粘結過程中產生氣泡、粘結不良等情況。另外，在矽橡膠發生撕裂的情況下，仍能夠保持一定的附著力。
具體實施方式
下文將結合具體的實施例對本發明的技術方案做出進一步的闡述。除非另有說明，下列實施例中所使用的儀器、材料和試劑等均可通過常規商業手段獲得。
實施例1-5：加成型液體矽橡膠用底塗劑的製備。
表1.加成型液體矽橡膠用底塗劑的組成及用量
按照表1中的配方及用量製備底塗劑，具體操作過程如下：
1)原料的準備：
稱量有機矽改性聚氨酯、含活性基團矽氧烷、矽樹脂、矽烷偶聯劑、稀有金屬催化劑和石油醚，並將石油醚平均分成兩份；
2)A組分的配製：
在機械攪拌條件下，將有機矽改性聚氨酯加入到其中一份石油醚中並攪拌均勻，然後加入含活性基團矽氧烷並攪拌均勻，得到A組分；
2)B組分的配製：
在機械攪拌條件下，將矽樹脂加入到另一份石油醚中並攪拌均勻，接著加入矽烷偶聯劑並攪拌均勻，然後加入稀有金屬催化劑並攪拌均勻，得到B組分；
4)A組分和B組分的混合：
在機械攪拌條件下，將A組分與B組分混合併攪拌均勻，得到加成型液體矽橡膠用底塗劑。
實驗例：加成型液體矽橡膠用底塗劑的性能測試。
將實施例1-5中製得的底塗劑稀釋至噴塗粘度為7.5～8.5S後，分別噴塗在PC/ABS基材上，烘烤後在其上進行加成型矽橡膠的注射成型，在此過程中並未觀察到矽橡膠中產生氣泡。
注射成型完畢後，將試樣冷卻並測量拉伸強度(試樣拉伸至斷裂過程的最大拉伸應力)、斷裂伸長率(試樣在拉斷時的伸長率)、撕裂強度(將試樣撕裂所需的力除以試樣厚度)和90°剝離強度(試樣用一條橡膠與一塊硬質板材粘合製備，以90°的剝離角剝離，測定橡膠與硬質板材剝離時所需的力，試樣在單位寬度上所能承受的最大剝離力為橡膠與硬質板材的90°剝離強度)等性能參數，其結果如表2所示。
表2.加成型液體矽橡膠用底塗劑的性能測試結果
從表2中的結果可知，本發明的底塗劑能夠加強在PC/ABS基材上注射成型的矽橡膠與基材之間的粘結性，改善粘結不良等情況。另外，在矽橡膠發生撕裂的情況下，仍能夠保持一定的附著力。