一種矽橡膠組合物及其製備方法和用途的製作方法

2023-10-30 04:19:02 4

專利名稱：一種矽橡膠組合物及其製備方法和用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種矽橡膠組合物及其製備方法和用途。該組合物由矽生膠、交聯劑、催化劑、填料以及γ-(3-乙醯丙酮基)丙基三烷氧基矽烷組成。該組合物的製備是將上述組分在室溫(25～40℃)共混製備。該組合物可以用於與金屬的粘接。
背景技術：
矽橡膠具有耐高低溫，耐氣候老化及優良的電氣性能，是重要的粘接密封材料。在現代工業中矽橡膠廣泛地應用於建築、運輸工具和電子器件中。但是由於矽橡膠表面能低，它與金屬表面，尤其是不鏽鋼、黃銅等難粘金屬的粘接強度也很低，影響了許多粘接密封部件的使用壽命。因此改善矽橡膠，尤其是室溫硫化矽橡膠與金屬的粘接強度有重要的實際意義。
採用矽烷偶聯劑提高無機表面與有機高分子粘接強度的技術是已知的。矽烷偶聯劑的主要研究者E.P.Plueddemann在專著《Silane Coupling Agents》(Plenum，1991，New York)中對矽烷偶聯劑作了系統介紹。通常使用的矽烷偶聯劑分子中含有能與各種樹脂結合的氨基、環氧基、乙烯基、丙烯酸酯基、硫醇基、過氧化物基等；在矽烷分子中的烷氧基水解後與無機表面的羥基縮合形成氧橋鍵。因此用矽烷偶聯劑改善高分子與無機表面的粘合通常是很成功的。但是由於Si-O-M(M代表金屬原子)鍵不耐水解，已知的矽烷偶聯劑對改善矽橡膠與難粘金屬之間的粘接並不理想。

發明內容
本發明的矽橡膠組合物由矽生膠、交聯劑、催化劑、填料以及γ-(3-乙醯丙酮基)丙基三烷氧基矽烷組成。其典型配方如下矽生膠 100重量份交聯劑 2-10重量份催化劑 0.2-2重量份填料 3-100重量份γ-(3-乙醯丙酮基)丙基三烷氧基矽烷1-5重量份上述的矽生膠採用市售的矽生膠，如107矽橡膠、108矽橡膠等。交聯劑可採用正矽酸乙酯、甲基三乙醯氧基矽烷、甲基三甲乙酮(wu)基矽烷，甲基聚矽氮烷等。催化劑可採用二丁基二月桂酸錫、辛酸亞錫等。填料可採用白碳黑、碳酸鈣、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鐵等。
上述γ-(3-乙醯丙酮基)丙基的烷氧基矽烷的結構式如式(1)所示。其中R為含1-5個碳原子的烷基。
該矽烷作為偶聯劑，解決了室溫硫化矽橡膠與難粘金屬粘接的難題。實驗表明乙醯丙酮基能在金屬表面形成螯合物(式2)，因此採用含這種基團的偶聯劑能有效地改善矽橡膠與金屬的粘接強度。並使破壞形式由粘附破壞轉變成內聚破壞。
按照本發明的方法，將γ-(3-乙醯丙酮基)丙基三烷氧基矽烷或它的水解物1-5％的乙醇溶液塗覆於金屬表面上並晾乾，在金屬表面進行預處理。該矽橡膠組合物是將矽生膠100重量份，交聯劑2～10重量份，催化劑0.2～2重量份，填料3～100重量份，γ-(3-乙醯丙酮基)丙基烷氧基矽烷1～5重量份在25～40℃共混製得。然後將該矽橡膠組合物塗覆於處理好的金屬表面進行粘接。
本發明的方法適用於鋼鐵、鋁合金等常用的金屬材料與矽橡膠的粘接，也適用於不鏽鋼、黃銅等難粘金屬與矽橡膠的粘接。
採用本發明的方法能有效地改善矽橡膠與金屬的粘接強度，並使破壞形式由粘附破壞轉變成內聚破壞。經ASTM D1002-99標準測定剪切強度，矽橡膠與金屬粘接的剪切強度可達2.46～2.95MPa。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步說明本發明的特點。
實施例1按照下面的比例配製矽橡膠107矽生膠(北京化工廠) 100重量份正矽酸乙酯(北京新中化工廠) 3重量份二丁基二月桂酸錫(北京化工廠) 0.4重量份2號白碳黑(瀋陽化工廠) 10重量份鈦白粉(北京化工廠) 40重量份γ-(3-乙醯丙酮基)丙基三甲氧基矽烷(自製)1重量份以濃度為1％γ-(3-乙醯丙酮基)丙基三甲氧基矽烷乙醇溶液塗覆於304#不鏽鋼表面上並晾乾。在室溫下放置24h後以上述矽橡膠粘接不鏽鋼試片。在室溫下放置7天以使矽橡膠固化完全。剪切強度測試結果如下剪切強度 破壞方式2.95MPa內聚破壞對照例1按照下面的比例配製矽橡膠107矽生膠(北京化工廠) 100重量份正矽酸乙酯(北京新中化工廠) 3重量份二丁基二月桂酸錫(北京化工廠) 0.4重量份2號白碳黑(瀋陽化工廠) 10重量份鈦白粉(北京化工廠) 40重量份γ-(3-乙醯丙酮基)丙基三甲氧基矽烷(自製)0重量份以上述矽橡膠粘接不鏽鋼試片。在室溫下放置7天以使矽橡膠固化完全。剪切強度測試結果如下剪切強度 破壞方式＜0.5MPa 粘附破壞實施例2按照下面配方配製矽橡膠107矽生膠(北京化工廠)100重量份正矽酸乙酯(北京新中化工廠) 3重量份二丁基二月桂酸錫(北京化工廠) 0.4重量份2號白碳黑(瀋陽化工廠)10重量份鈦白粉(北京化工廠) 40重量份γ-(3-乙醯丙酮基)丙基三甲氧基矽烷(自製) 1-5重量份以上述矽橡膠粘接黃銅試片。在室溫下放置24h，並在100℃處理6h。剪切強度測試結果如下γ-(3-乙醯丙酮基)丙基三0 1 3 5甲氧基矽烷含量(重量分)剪切強度(MPa) ＜0.5 2.46 2.79 2.83破壞形式 粘附破壞 內聚破壞 內聚破壞 內聚破壞
權利要求
1.一種矽橡膠組合物，其特徵在於所述的矽橡膠組合物的組分含量如下矽生膠 100重量份交聯劑 2-10重量份催化劑 0.2-2重量份填料3-100重量份γ-(3-乙醯丙酮基)丙基三烷氧基矽烷 1-5重量份
2.按照權利要求1所述的矽橡膠組合物，其特徵在於所述的矽生膠是107矽生膠。
3.按照權利要求1所述的矽橡膠組合物，其特徵在於所述的交聯劑是正矽酸乙酯。
4.按照權利要求1所述的矽橡膠組合物，其特徵在於所述的催化劑是二丁基二月桂酸錫。
5.按照權利要求1所述的矽橡膠組合物，其特徵在於所述的填料是白碳黑和鈦白粉。
6.按照權利要求1所述的矽橡膠組合物，其特徵在於所述的γ-(3-乙醯丙酮基)丙基三烷氧基矽烷是γ-(3-乙醯丙酮基)丙基三甲氧基矽烷。
7.按照權利要求1所述的矽橡膠組合物的製備方法，其特徵在於將矽生膠100重量份，交聯劑2～10重量份，催化劑0.2～2重量份，填料3～100重量份，γ-(3-乙醯丙酮基)丙基烷氧基矽烷1～5重量份在25～40℃共混製得。
8.按照權利要求1所述的矽橡膠組合物的用途，其特徵在於改善矽橡膠與金屬材料的粘接。
9.按照權利要求8所述的金屬材料，其特徵在於所述的金屬材料是不鏽鋼和黃銅。
全文摘要
一種矽橡膠組合物由矽生膠、交聯劑、催化劑、填料以及γ－(3－乙醯丙酮基)丙基三烷氧基矽烷組成。通過將上述組分在室溫(25～40℃)共混製備。該組合物可以用於與金屬的粘接。在與金屬粘接時，以γ－(3－乙醯丙酮基)丙基三烷氧基矽烷溶液塗覆金屬表面進行預處理，再將上述矽橡膠組合物塗覆於金屬表面。γ－(3－乙醯丙酮基)丙基三烷氧基矽烷在金屬表面上能生成螯合物，能使矽橡膠與難粘金屬的粘合強度大大提高，破壞形式由粘附破壞變成內聚破壞。
文檔編號C08K5/5415GK1566213SQ03147830
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月25日 優先權日2003年6月25日
發明者姚遠, 餘雲照 申請人:中國科學院化學研究所