一种单组分湿气固化硅酮组合物的连续化制造工艺.pdf

本发明公开了一种单组分湿气固化硅酮组合物的连续化制造工艺，该工艺是将组成单组分湿气固化硅酮组合物的组分加入一连续化生产线进行反应而产出单组分湿气固化硅酮组合物，所述单组分湿气固化硅酮组合物的组分包括聚硅氧烷、填料、增塑剂、交联剂、偶联剂和催化剂，所述连续化生产线包括一组串连双螺杆挤出机组、计量装置、冷却器及分装设备。本发明生产效率高，劳动强度低，生产能力大，适于规模生产；物料及能源损耗少，节约成本；产品质量优良均一，稳定性好。

1、  一种单组分湿气固化硅酮组合物的连续化制造工艺，其特征在于：将组成单组分湿气固化硅酮组合物的组分加入一连续化生产线进行反应而产出单组分湿气固化硅酮组合物，所述单组分湿气固化硅酮组合物的组分包括聚硅氧烷、填料、增塑剂、交联剂、偶联剂和催化剂，所述连续化生产线包括一组串连双螺杆挤出机组、计量装置、冷却器及分装设备，其中串连双螺杆挤出机组为两台或两台以上的双螺杆挤出机，双螺杆挤出机上设有进料口、出料口和真空口，双螺杆挤出机经冷却器联接在一起，前面的称为一阶机，后面的称为二阶机，以此类推；分装设备设置在连续化生产线的末端。

2、  根据权利要求1所述的连续化制造工艺，其特征在于：所述聚硅氧烷、填料通过计量装置在一阶机加入。

3、  根据权利要求2所述的连续化制造工艺，其特征在于：所述聚硅氧烷加入到一阶机时至少在两个分开的进料口加入。

4、  根据权利要求1所述的连续化制造工艺，其特征在于：所述交联剂、偶联剂、催化剂在二阶机加入。

5、  根据权利要求4所述的连续化制造工艺，其特征在于：所述交联剂、偶联剂、催化剂在二阶机加入时采用单独加入或混合加入的方式。

6、  根据权利要求1所述的连续化制造工艺，其特征在于：所述增塑剂在一阶机或二阶机加入。

7、  根据权利要求1所述的连续化制造工艺，其特征在于：所述的双螺杆挤出机为同向双螺杆挤出机。

8、  根据权利要求1所述的连续化制造工艺，其特征在于：所述的串连双螺杆挤出机组与分装设备之间连接有缓冲罐。

9、  根据权利要求1所述的连续化制造工艺，其特征在于：所述的双螺杆挤出机的出料口处设置有过滤器。

一种单组分湿气固化硅酮组合物的连续化制造工艺
技术领域
本发明涉及一种单组分湿气固化硅酮组合物的制造工艺。
背景技术
通常，单组分湿气固化硅酮组合物包装于密闭容器中，使用时从容器中取出，暴露在空气中的组合物在室温下与空气中的水反应，固化成弹性体，通常用作密封剂及粘结剂。由于其单包装、无溶剂、室温固化，所以使用极其方便，并且性能优越，大量用于建筑、电子、机器制造等行业。单组分湿气固化硅酮组合物的组分一般包括：(1)聚硅氧烷；(2)填料，如碳酸钙、白炭黑等；(3)增塑剂，如二甲基硅油、矿物油等；(4)催化剂，如有机锡、有机钛等；(5)交联剂，如甲基三甲氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷等；(6)偶联剂，如γ-氨丙基三乙氧基硅烷、环氧丙基三甲氧基硅烷等。
单组分湿气固化硅酮组合物的制造工艺常用的有以下几种：
(1)行星式混合器法。该工艺的基本过程是先用捏合机等混合设备将聚硅氧烷、填料及添加剂等初混，使聚合物与填料混合均匀且充分分散，去除低沸物及水分，必要时还需经三辊机研磨，而后移入行星式混合器进一步混合，加入颜料、交联剂、偶联剂及催化剂等，并经真空排泡得到产品。绝大多数制造商均采用该法生产。该工艺的优点是生产工艺简单、操作方便，可随时调整配方和工艺，更换产品品种和颜色；缺点是物料转移时暴露在空气中，在湿热天气生产或生产固化快的产品时容易产生结皮；物料转移时损耗较大；生产稳定性较差，每批质量有差别；缓慢费时。
(2)静态混合器法。该工艺的基本过程是先用捏合机等混合设备将干燥过的聚硅氧烷、填料及添加剂等初混，然后与色料、交联剂、催化剂通过静态混合器混合后得到产品。该工艺的优点是生产工艺简单，更换颜色方便，物料损耗小，劳动强度相对轻；缺点是工艺可调性差，对生产过程中反应出的副产物无法去除，生产密封胶的品种受限制。
(3)双螺杆挤出机法。目前用双螺杆挤出机制造单组分湿气固化硅酮组合物的工艺为一台双螺杆挤出机，预先将填料分散，然后将各种物料加入双螺杆挤出机中，混合反应，制成产品。该工艺存在以下不足：首先填料的预混难度很大，通常是在捏合机或高速分散机中完成，多数情况下还需要经三辊机研磨，劳动强度极大且质量波动，产量也低；其次填料预分散后形成的膏状物粘度及大，定量准确地加入双螺杆挤出机十分困难，需很复杂的设备及技术才能达到；用一台双螺杆挤出机完成生产，需很长的双螺杆，长径比需很大，对设备要求高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述单一双螺杆挤出机技术的不足而提供一种新的单组分湿气固化硅酮组合物的连续化制造工艺，该工艺不需预混合或预处理，并且工艺参数有更大地可调性，生产操作弹性大。
本发明提供的一种单组分湿气固化硅酮组合物的连续化制造工艺，该工艺是将组成单组分湿气固化硅酮组合物的组分加入一连续化生产线进行反应而产出单组分湿气固化硅酮组合物，所述单组分湿气固化硅酮组合物的组分包括聚硅氧烷、填料、增塑剂、交联剂、偶联剂和催化剂，所述连续化生产线包括一组串连双螺杆挤出机组、计量装置、冷却器及分装设备，其中串连双螺杆挤出机组为两台或两台以上的双螺杆挤出机，双螺杆挤出机上设有进料口、出料口和真空口，双螺杆挤出机经冷却器联接在一起，前面的称为一阶机，后面的称为二阶机，以此类推；分装设备设置在连续化生产线的末端。
本发明所述连续化生产线中，串连双螺杆挤出机组与分装设备之间还连接有缓冲罐及在双螺杆挤出机的出料口处设置有过滤器，双螺杆挤出机采用同向双螺杆挤出机。
本发明所述连续化制造工艺中，聚硅氧烷、填料通过计量装置在一阶机加入，聚硅氧烷加入到一阶机时至少在两个分开的进料口加入；交联剂、偶联剂、催化剂在二阶机加入，加入时可采用单独加入或混合加入的方式；增塑剂在一阶机或二阶机加入。
本发明所述组成单组分湿气固化硅酮组合物的组分分别为：
聚硅氧烷为R``O-[SiORR`]n-SiOR``，其中：n＝10～10000，R为甲基、乙基、乙烯基或苯基，R`为甲基、乙基、乙烯基或苯基，R``为H、甲基、乙基、乙烯基或丙基；
填料可选用碳酸钙、气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、硫酸钡、氧化铁、硅酸铝或石英粉；
增塑剂可选用二甲基硅油或矿物油；
催化剂可选用有机锡催化剂或有机钛催化剂，其中有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡或辛酸亚锡；有机钛催化剂为(R₁)Ti(R₂)₂或(R₃)₂Ti(R₂)₂，其中R₁为1，3丙二醇、1，2丙二醇或丁二醇，R₂为乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯，R₃为乙醇、丙醇、异丙醇或丁醇；
交联剂为(R₄)nSi(R₅)m，其中m+n＝4，m＝3或4，n＝0或1，R₄为甲基、乙基、乙烯基或苯基，R₅为甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、乙酰氧基、丙酮肟、丁酮肟或丙烯氧基；
偶联剂为(R₆)Si(R₇)₃，其中R₆为胺基、氯丙基、乙烯基、苯基、巯基、烷氧基或环氧烷基，R₇为甲氧基或乙氧基。
现有的单组分湿气固化硅酮组合物的制造工艺相比，本发明具有以下特点：
(1)本发明为连续式生产方法，生产能力大大高于间歇式生产方法，劳动强度大大降低；
(2)本发明制造过程中无中间品，没有中间品库存；
(3)本发明为连续式生产方法，中途不需清洗设备，无物料浪费，产率高；
(4)本发明整个生产过程为密闭过程，无物料暴露空气中，不污染环境、不危害操作者健康；
(5)对比单阶双螺杆挤出机生产技术，本发明工艺参数有更大的可调性，生产操作弹性大，在制造过程中不需任何预混物料；
(6)本发明的两台双螺杆挤出机可以分步调试，一阶机调试好后物料才进入二阶机，这样一阶机调试的物料还可以回收利用，而单阶双螺杆挤出机生产技术无法达到，其调试过程中产生的物料无法利用；
(7)本发明在串连双螺杆挤出机间安装冷却器，可以精确控制进入二阶机物料的温度，有利于二阶机中的物料反应；
(8)本发明在进入包装机前安装缓冲罐，使全过程连续生产成为可能，不必将产品装入大桶中再分装，从而避免了大包装分包产品时产生的颗粒、结皮、气泡。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
图1所示的是本发明的生产工艺流程图。一部分(占聚硅氧烷总量的20～80％)聚硅氧烷、填料通过计量装置定量地从进料口1、2输入到一阶机中，一阶机的3为强力捏合段，聚硅氧烷及填料在此混合，形成及高粘度的膏状物，在高强度混合单元件的作用下，填料充分地分散在聚硅氧烷中，4为真空口，将混合物中的水分及低沸物除去。物料经过捏合段3后进入5，5是强力捏合段，高粘度的物料在此区得到进一步分散，另一部分(占聚硅氧烷总量的80～20％)聚硅氧烷在进料口6加入，7为真空口，进一步将混合物中的水分及低沸物除去。8为过滤器，物料经过时其中的杂质在此被过滤下来。18为出料口，物料从一阶机出来后进入冷却器9，其温度从100℃以上降至50℃以下。经过冷却器9降温的物料进入二阶机，交联剂、催化剂偶联剂、增塑剂由进料口10、11、12加入，物料在混合段13混合并反应，14为真空口，用于除去反应生成的副产物。15为过滤器，19为出料口，反应产物经缓冲罐16后去分装设备17分装成产品。
实施例1
单组分湿气固化硅酮组合物的组分及重量份配比是：
羟基封端聚硅氧烷           100
纳米活性碳酸钙(40nm)       100
二甲基硅油(0.1Pa.s)        3
甲基三甲氧基硅烷           25
γ-氨丙基三乙氧基硅烷      0.5
乙酰乙酸乙酯钛螯合物       2
羟基封端聚硅氧烷以500Kg/hr输入一阶机，1进料口250Kg/hr，2进料口250Kg/hr，其它物料按比例在相应的位置加入。控制物料在一阶机出口温度150℃，进入二阶机温度小于25℃，二阶机物料出口温度3～5℃，4、7、14真空口真空度大于-0.095MPa。制得产品性能：
表干时间：    30min
硬度：         45 ShoreA
抗拉强度：     1.56MPa
伸长率：       453％
实施例2
单组分湿气固化硅酮组合物的组分及重量份配比是：
羟基封端聚硅氧烷          100
纳米活性碳酸钙(40nm)      100
二甲基硅油(0.1Pa.s)       3
乙烯基三丁酮肟基硅烷      5
甲基三丁酮肟基硅烷        30
γ-氨丙基三乙氧基硅烷     0.5
二月桂酸二丁基锡          0.3
羟基封端聚硅氧烷以500Kg/hr输入一阶机，1进料口250Kg/hr，2进料口250Kg/hr，其它物料按比例在相应的位置加入。控制物料在一阶机出口温度150℃，进入二阶机温度小于50℃，二阶机物料出口温度小于45℃，4、7、14真空口真空度大于-0.095MPa。制得产品性能：
表干时间：    15min
硬度：        42 ShoreA
抗拉强度：    1.0MPa
伸长率：      270％
实施例3
单组分湿气固化硅酮组合物的组分及重量份配比是：
羟基封端聚硅氧烷                        100
气相法二氧化硅(H15，Waker公司制造)      10
二甲基硅油(0.1Pa.s)                     20
乙基三乙酰氧基硅烷                      5
甲基三乙酰氧基硅烷                      15
γ-氨丙基三乙氧基硅烷           0.5
二月桂酸二丁基锡                0.3
羟基封端聚硅氧烷以500Kg/hr输入一阶机，1进料口250Kg/hr，2进料口250Kg/hr，其它物料按比例在相应的位置加入。控制物料在一阶机出口温度150℃，进入二阶机温度小于50℃，二阶机物料出口温度小于45℃，4、7、14真空口真空度大于-0.095MPa。制得产品性能：
表干时间：     10min
硬度：         27 ShoreA
抗拉强度：     1.10Mpa
伸长率：       250％