一种单组份室温固化硅橡胶催化固化体系 本发明涉及脱醇型单组份室温固化(RTV)硅橡胶,特别是它的催化固化体系。
单组份(或称单包装)RTV硅橡胶的核心技术是它的催化固化体系(或称交联体系),催化固化体系是影响单组份RTV硅橡胶的固化速度、贮存稳定性、有无污染、腐蚀性及其物理电学性能等的主要因素。
目前脱醇型的单组份RTV硅橡胶,有以甲基三甲氧基硅烷为固化剂,以钛的络合物为催化剂的催化固化体系(见美国专利4,257,932;联邦德国专利3,032,059;日本专利昭57-141447),它在固化过程中放出甲醇,对金属无腐蚀性,可用于电子绝缘及建筑方面,但存在固化速度慢,贮存稳定性差的缺点。制备这种胶要求甲基三甲氧基硅烷的纯度很高,否则贮存时间长后,将延迟固化,甚至不固化。
其它脱醇型的单组份RTV硅橡胶有以γ-氨丙基三乙氧基硅烷作固化剂的(见美国专利3,280,072),但存在固化不彻底的严重缺点。
美国专利3,560,442以通式(RO)3SiCHR′NR″R″的硅烷作固化剂,西德专利1,794,197以通式[(C2H5O)3SiCH2]2NCH2R(R为CH2=CH-,n-C3H7-,C6H5-等)作固化剂,但它们的贮存期太短,只能3-4个月。
较新的脱醇型品种是以三烷氧基硅烷偶联剂作催化剂的RTV硅橡胶[见《特种合成橡胶》1,43(1982)]。这类催化固化剂有两组:(C2H5)2NCH2Si(OC2H5)3+Cl2CHSi(OC2H5)3 I(C2H5)2NCH2Si(OC2H5)3+C6H5NHCH2Si(OC2H5)3 II它们固化时放出乙醇,但缺点是:1.固化速度不可调节,使应用范围受到限制;2.灌胶时出现增粘高峰,不易灌胶。对于稠厚的胶难以实现机械化灌胶,因此不能制成高强度(增加补强填料)和低价格(增加非补强填料)的品种;3.弹性和粘合性差。
中国专利(申请号94111301.9)公开的单组份RTV硅橡胶的催化固化体系是由α-取代氨基二烷氧基硅烷和原硅酸酯组成,它存在固化速度慢的缺点。
本发明的目的是提供一种使单组份RTV硅橡胶固化速度较快并可调节,贮存稳定性好,灌胶时不出现增粘高峰,便于增加填料,有较好抗张强度,弹性和粘合性好,价格较低的催化固化体系。
本发明是通过如下技术方案实现地。
本发明的单组份室温固化硅橡胶的催化固化体系,它是由固化剂及固化催化剂组成,其固化剂是原硅酸酯或苯基三烷氧基硅烷,固化催化剂是以通式R′NR″CH2Si(0R)3为代表的α-取代氨基甲基三烷氧基硅烷,式中R′可以是H、烷基或芳基,R″可以是烷基、芳基、芳烷基、取代烷基、取代芳基,R是甲基或乙基。
本发明的单组份室温固化硅橡胶的催化固化体系可以用一种α-取代氨基甲基三烷氧基硅烷,也可以同时使用二种或二种以上的α-取代氨基甲基三烷氧基硅烷。
本发明的单组份室温固化硅橡胶的催化固化体系可以同时加入以通式R′NR″CH2Si(CH3)(OR)2,为代表的α-取代氨基二甲基二烷氧基硅烷,它也可以用一种或一种以上的α-取代氨基二甲基二烷氧基硅烷。
本发明的单组份室温固化硅橡胶的催化固化体系的用量是:基础胶100份,加原硅酸酯或苯基三烷氧基硅烷3-10份,加α-取代氨基甲基三烷氧基硅烷1-5份和α-取代氨基二甲基二烷氧基硅烷0-3份。
本发明的单组份室温固化硅橡胶的催化固化体系可以与(C2H5)2NCH2Si(OC2H5)3和Cl2CHSi(OC2H5)3或(C2H5)2NCH2Si(OC2H5)3和C6H5NHCH2Si(OC2H5)3配合使用。
采用本发明的单组份室温固化硅橡胶的催化固化体系制成单组份室温固化硅橡胶有以下优点:
1.固化时间短,并且可调,硅橡胶表面固化时间从5分钟以下到12分钟以上可调。
2.贮存稳定性好,贮存六个月以上性能不改变。
3.灌胶时不出现增粘高峰,因此可以增加增强填料用量,制备高强度室温固化硅橡胶,或者增加填料以降低成本。
4.抗张强度高,可达到1.2-1.5Mpa。
5.弹性好,伸长率可达到300%。
6.与金属的粘合性好,铝-铝抗剪强度可达到1.6Mpa。
7.原硅酸酯和α-取代氨基甲基三烷氧基硅烷及α-取代氨基二甲基二烷氧基硅烷价格都比较低廉,因此成本低。
以下通过实施例进一步说明本发明。
实施例1.将端羟基聚二甲基硅氧烷(分子量3-6万)100份,气相二氧化硅1份,沉淀二氧化硅10份,氧化锌3份,在三辊炼胶机上进行混炼,得到的混炼胶放入真空烘箱中干燥,得到基础胶。
在干燥氮气氛中称取上述基础胶100份,加入n-C4H9NHCH2Si(OC2H5)3 3份,n-C4H9NHCH2Si(CH3)(OC2H5)21份,Si(OCH3)4 6份,调匀后灌入金属软管中密封保存,调胶时不出现增粘高峰。
当胶从金属软管中挤出置于空气中时,观察到表面固化时间为7分钟,固化后测得的力学性能是:抗张强度:1.5Mpa;伸长率300%,邵氏硬度:40A;室温下铝-铝抗剪强度:1.6Mpa。
贮存六个月以上性能没有改变。
实施例2.在干燥氮气氛中称取实施例1的基础胶100份,加入n-C4H9NHCH2Si(OC2H5)23份,Si(OCH3)4份,调匀后灌入金属软管中密封保存。调胶时不出现增粘高峰。
当胶从金属软管中挤出置于空气中时,观察到表面固化时间为5分钟,固化后测得的力学性能是:抗张强度:1.2Mpa;伸长率200%;邵氏硬度40A;室温下铝-铝抗剪强度:1.2Mpa。
贮存六个月以上性能没有改变。
实施例3.在干燥的氮气氛中称取实施例1的基础胶100份, 加入(C2H5)2NCH2Si(OC2H5)3 2.5份,n-C4H9NHCH2Si(CH3)(OC2H5)2 1.5份,C6H5Si(OC2H5)3 6份,调匀后灌入金属软管中密封保存,调胶时不出现增粘高峰。
当胶从金属软管中挤出时,观察到表面固化时间为12分钟。固化后测得的力学性能是:抗张强度:1.2Mpa;伸长率200%;邵氏硬度:32A;室温铝-铝抗剪强度:1.3Mpa。
贮存六个月以上性能没有改变。
实施例4.在干燥氮气氛中称取实施例1的基础胶100份,加入(C2H5)2-NCH2Si(OC2H5)3 3份,Si(OCH3)4 3份,NH2CH2CH2NHCH2Si(CH3)(OC2H5)2 1份Cl2CHSi(OC2H5)3 3份,调匀后灌入金属软管中密封保存。调胶时不出现增粘高峰。
当胶从软管中挤出置于空气中时,观察到表面固化时间为10分钟。固化后测得的力学性能是:抗张强度:1.2Mpa;伸长率200%;邵氏硬度38A;室温铝-铝抗剪强度:1.2Mpa。
贮存一年以上,性能未发现有变化。
实施例5.在干燥氮气氛中称取实施例1的基础胶100份,加入(C2H5)2-NCH2Si(OC2H5)3 3份,Si(OCH3)4 3份,NH2(CH2)6NHCH2Si(CH3)-(OC2H5)2 1份C6H5NHCH2Si(OC2H5)33份,调匀后灌入金属软管中密封保存。调胶时不出现增粘高峰。
当胶从软管中挤出置于空气中时,观察到表面固化时间为10分钟。固化后测得的力学性能是:抗张强度1.2Mpa;伸长率250%;邵氏硬度36A;室温铝-铝抗剪强度:1.4Mpa。
贮存一年以上,性能未发现有变化。