專利名稱：非高溫真空脫水法電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠。
背景技術(shù)：
室溫硫化硅橡膠(RTV)是六十年代問世的一種新型的有機硅彈性體，這種橡膠除了具有硅橡膠高度的耐熱性、耐寒性、耐老化及優(yōu)良的電絕緣性質(zhì)外，最顯著的特點就是在室溫下無需加熱、加壓即可就地固化，使用極其方便。室溫硫化硅橡膠按包裝方式可分為單組份和雙組份室溫硫化硅橡膠。單組份室溫硫化硅橡膠根據(jù)硫化副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，又分為脫酸型、脫酮肟型、脫醇型、脫胺型、脫酰胺型、和脫丙酮型等六類。單組份室溫硫化硅橡膠的硫化反應(yīng)是靠空中的水分來引發(fā)的，在常溫下遇濕氣即硫化成彈性體。本發(fā)明脫除的是低分子的醇，而且把這種脫醇型的室溫硫化硅橡膠高低溫性能好，能在-60℃～+200℃范圍內(nèi)長期使用，電氣絕緣性能，包括體積電阻、耐擊穿電壓、功率損耗、耐電弧性等均很優(yōu)異，且不易受溫度、頻率變化的影響，此外，它還具有優(yōu)良的粘接性能以及耐水、耐腐蝕、耐臭氧、耐輻射、耐氣候老化等性能，可作為一種新型的輔助材料應(yīng)用于電子產(chǎn)品、電器設(shè)備中元器件的定位、粘接、密封和涂敷灌封等，起絕緣、防塵、防潮、防腐蝕、防震等作用，因此被稱為電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠。
單組份室溫硫化硅橡膠的制備方法有很多種，國外已公布的專利20余篇，如美國專利U·S·Pat4895918、4755578、4670532、4593085、4528353、4503209、4489200、4483972、4358575等，其中單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的專利僅為幾篇，且都采用高溫真空脫水法這種傳統(tǒng)工藝來制備的，其工藝一般為基膠加各種填料混合、研磨，然后高溫真空脫水，再加交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑等其他助劑反應(yīng)制得室溫硫化硅橡膠。
本發(fā)明的目的之一是設(shè)計合成一種新型的單組分室溫硫化硅橡膠，使其具有高導(dǎo)熱性能。
本發(fā)明的目的之二是希望這種室溫硫化硅橡膠作為一種新型的輔助材料應(yīng)用于電子產(chǎn)品、電器設(shè)備中元器件的定位、粘接、密封和涂敷灌封等，起絕緣、防塵、防潮、防腐蝕、防震等作用。
本發(fā)明的目的之三是采用一種新型工藝，要求這種工藝操作方便、簡單、成本低，而且要達到節(jié)能、環(huán)保的效果。
本發(fā)明的目的之四是希望通過填料的選擇，找到一個最佳配料比，即使這種室溫硫化硅橡膠具有良好的流動性，又具備良好的機械強度。

發(fā)明內(nèi)容
通過深入的研究及多次試驗，本發(fā)明已經(jīng)達到了上述目的，研究出了非高溫真空脫水法電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠，現(xiàn)將其組成成分討論如下A、基膠端羥基聚二甲基有機硅氧烷 100份B、填料2#國產(chǎn)氣相白炭黑 0～20份輕質(zhì)碳酸鈣 20～150份復(fù)配型YZ符合導(dǎo)熱填料 0～300份C、水分清除劑胺基烷氧基硅烷 0.1～5份D、交聯(lián)劑苯胺甲基三乙氧基硅氧烷 5～10份二乙胺甲基三乙氧基硅氧烷 4～6份
γ-氨丙基三乙氧基硅氧烷0～3份二氯甲基三乙氧基硅氧烷 0～3份γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅氧烷 0～2份正硅酸乙酯 5～10份本發(fā)明非高溫真空脫水法電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的基膠為羥基封端的聚二甲基有機硅氧烷，在25℃粘度為2,000～300,000厘泊，國內(nèi)外單組分室溫硫化硅橡膠的基膠大部分為此，但為了增強在某些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用，通過對其改性為(RO)aMe3-aSiO(Me2SiO)nSiMe3-a(OR)a[R為Me、Et；a＝1，2，3；n＝100～2000]，并以此作為基膠。
其分子結(jié)構(gòu)式如下所示 本發(fā)明非高溫真空脫水法電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠所用補強填料為未經(jīng)過表面處理的2#國產(chǎn)氣相白炭黑和輕質(zhì)碳酸鈣。室溫硫化硅橡膠是一種非結(jié)晶性結(jié)構(gòu)，分子間的引力非常低，如拉伸強度約為0.34MPa，無實用價值，因此必須借填料補強。在補強劑中最常用、最有效的補強劑就是白炭黑，白炭黑分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑兩種，從補強效果看氣相法白炭黑優(yōu)于沉淀法白炭黑。而且白炭黑對單組份室溫硫化硅橡膠的性能，包括混合性、觸變性及硫化膠物理機械性能等都有重要影響，但是在本發(fā)明中2#國產(chǎn)氣相白炭黑主要是作為一種觸變劑來使用。輕質(zhì)碳酸鈣在電子級室溫硫化硅橡膠中即有半補強作用又有增容作用，可提高膠料的粘度，而且使制品變面光艷、伸長度大、抗張力高、耐彎曲等性能，在本發(fā)明中輕質(zhì)碳酸鈣主要作為一種補強填料來使用。
本發(fā)明非高溫真空脫水法電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠所用的導(dǎo)熱填料為復(fù)合型YZ復(fù)合導(dǎo)熱填料，主要為輕質(zhì)氧化鎂、硅微粉、氧化鋅、氧化鋁、氮化硼的混合物。室溫硫化硅橡膠的基膠的導(dǎo)熱性并不好。它的導(dǎo)熱系數(shù)只有0.165W/M.K，為獲得優(yōu)良的導(dǎo)熱型室溫硫化硅橡膠，就必須在產(chǎn)品中加入高導(dǎo)熱系數(shù)的填料，根據(jù)填料中的導(dǎo)熱鏈原理，導(dǎo)熱填料必須是連續(xù)分布的，且導(dǎo)熱填料必須符合堆積致密原理，根據(jù)填料堆積的數(shù)學(xué)模型理論，要獲得致密導(dǎo)熱鏈，必須用不同粒徑的導(dǎo)熱填料，所以本發(fā)明使用了復(fù)合型YZ復(fù)合導(dǎo)熱填料。根據(jù)導(dǎo)熱鏈原理，要獲得連續(xù)的導(dǎo)熱鏈，必須在物料中含有足夠多的導(dǎo)熱填料，但是也不能加入過多的導(dǎo)熱填料，因為加多了反而會降低導(dǎo)熱系數(shù)，所以其用量在200～250份之間效果最好，且能使導(dǎo)熱系數(shù)達到1.10W/mk。
本發(fā)明非高溫真空脫水法電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠所用的交聯(lián)劑為苯胺甲基三乙氧基硅氧烷、二乙胺甲基三乙氧基硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅氧烷、二氯甲基三乙氧基硅氧烷、γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅氧烷、正硅酸乙酯的混合料為交聯(lián)劑。單組份室溫硫化硅橡膠的交聯(lián)反應(yīng)須接觸大氣中的濕氣，首先從膠料表面開始，通過濕氣向膠體內(nèi)部的不斷擴散而達到交聯(lián)。單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的交聯(lián)劑為三官能團的烷氧基硅氧烷RSi(OR)，本發(fā)明采用的交聯(lián)劑交聯(lián)反應(yīng)后放出的副產(chǎn)物均為乙醇。其交聯(lián)機理為
加入這幾種偶聯(lián)劑不僅可以改善無機填料填充的彈性體物理電氣性能及其加工工藝性能，還可以讓彈性體物理機械性能得到提高，延長彈性壽命，穩(wěn)定狀態(tài)下的電氣性能。
本發(fā)明非高溫真空脫水法電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠在制備的過程中沒有使用傳統(tǒng)的有機錫催化劑，在傳統(tǒng)單組份室溫硫化硅橡膠的制備工藝中，常采用有機錫螯合物做催化劑，有機錫螯合物作為催化劑用量少、硫化活性高、且貯存穩(wěn)定，但是近年來許多國家由于有機錫螯合物屬于中等毒性級別的物質(zhì)，為了安全和環(huán)保，已禁止使用。因此，在本發(fā)明中沒有使用機錫螯合物作催化劑。因為在本發(fā)明中交聯(lián)劑苯胺甲基三乙氧基硅氧烷對單組份室溫硫化硅橡膠的固化速度有影響，在端羥基聚二甲基有機硅氧烷與交聯(lián)劑發(fā)生封端反應(yīng)的過程中，即發(fā)揮了交聯(lián)的作用，又起到了催化的效果。所以，本發(fā)明的產(chǎn)品是一種無毒、環(huán)保的產(chǎn)品。
本發(fā)明非高溫真空脫水法電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠在制備的過程中采用了一種新型的方法即非高溫真空脫水法。因為在國內(nèi)外已經(jīng)報道的文獻和專利上，均采用高溫真空脫水法來除去膠料中的水分，因為水分的存在，不僅容易在生產(chǎn)過程中形成膠料的暴聚，而且還容易縮短產(chǎn)品的儲存期。在制備單組份室溫硫化硅橡膠的過程中降低水分的含量一直是一個很關(guān)鍵的技術(shù)，物料含水率是電子級單組份室溫硫化硅橡膠貯存穩(wěn)定性的關(guān)鍵所在。單組份室溫硫化硅橡膠在使用時是由于與空氣中的微量水氣接觸而固化的，膠料中若有足夠的水氣，就會引起產(chǎn)品在貯存過程中逐漸固化而報廢。為了解決物料含水率的問題，本發(fā)明在脫水的過程中采取了一種新型的方法，即加水分清除劑胺基烷氧基硅烷，在研磨料加入反應(yīng)釜后，立即加入水分清除劑，這樣在攪拌反應(yīng)的過程中水分清除劑胺基烷氧基硅烷不僅吸收了膠料中的水分，而且同時保護了基膠上的羥基，還可以使膠料的含水量控制在0.3％以下。采用這種方法不僅延長了單組分室溫硫化硅橡膠的儲存期，使工藝操作方便、簡單、節(jié)能、成本低，而且還達到了產(chǎn)品性能穩(wěn)定的效果。
本發(fā)明非高溫真空脫水法電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠即保持了普通室溫硫化硅橡膠的彈性、耐高低溫性、耐水、耐輻射、耐氣候老化、耐臭氧和優(yōu)良的電絕緣性，又增加了對金屬無腐蝕、耐濕等性能，而且還在耐高擊穿電壓、導(dǎo)熱系數(shù)上有了很大的提高。作為一種新型的輔助材料在使用固化后，表面光滑無腐蝕、對金屬和玻璃有著良好的附著力，且在使用過程和使用后對人體無毒害，作為一種新型的環(huán)保產(chǎn)品可應(yīng)用于電子產(chǎn)品、電器、汽車設(shè)備中元器件的定位、粘接、密封和涂敷灌封等，起絕緣、防塵、防潮、防腐蝕、防震等作用。
為了更好的理解本發(fā)明，現(xiàn)舉例如下實例1將2kg分子量1萬的端羥基聚二甲基有機硅氧烷(107膠)、1kg輕質(zhì)碳酸鈣、1kg復(fù)合型YZ復(fù)合導(dǎo)熱填料，混合均勻，放在三輥機上研磨2-3遍，把此研磨料作為料A。
將132克苯胺甲基三乙氧基硅氧烷(C6H5NHCH2Si(OC2H5)3)、88克二乙胺甲基三乙氧基硅氧烷((C2H5)2NCH2Si(OC2H5)3)、20克γ-氨丙基三乙氧基硅氧烷(NH2(CH2)3Si(OC2H5)3)三種偶聯(lián)劑依序混合在一起，作為料B，該混合料即為交聯(lián)劑。
取1kg料A投入到反應(yīng)釜中，并加入50克水分清除劑胺基烷氧基硅烷，然后加入全部的料B，攪拌反應(yīng)15分鐘，再加1kg料A，再攪拌反應(yīng)15分鐘，使其料A和料B混合反應(yīng)均勻。然后分兩次加入2#氣相白炭黑，每次加入75克，第一次加入后讓其攪拌15分鐘，第二次加完后，在攪拌15分鐘后，在氮氣保護下抽真空30分鐘，即可完成反應(yīng)，生產(chǎn)出電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠。
實例2將2kg分子量1萬的端羥基聚二甲基有機硅氧烷(107膠)、1kg輕質(zhì)碳酸鈣、1kg復(fù)合型YZ復(fù)合導(dǎo)熱填料，混合均勻，放在三輥機上研磨2-3遍，把此研磨料作為料A。
將132克二氯甲基三乙氧基硅氧烷(Cl2CHSi(OC2H5)3)、88克二乙胺甲基三乙氧基硅氧烷((C2H5)2NCH2Si(OC2H5)3)、10克γ-氨丙基三乙氧基硅氧烷(NH2(CH2)3Si(OC2H5)3)、10克γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅氧烷((CH2OCH)CH2O(CH2)3Si(OCH3)3) 四種偶聯(lián)劑依序混合在一起，作為料B，該混合料即為交聯(lián)劑。
取1kg料A投入到反應(yīng)釜中，并加入50克水分清除劑胺基烷氧基硅烷，然后加入全部的料B，攪拌反應(yīng)15分鐘，再加1kg料A，再攪拌反應(yīng)15分鐘，使其料A和料B混合反應(yīng)均勻。然后分兩次加入2#氣相白炭黑，每次加入75克，第一次加入后讓其攪拌15分鐘，第二次加完后，在攪拌15分鐘后，在氮氣保護下抽真空30分鐘，即可完成反應(yīng)，生產(chǎn)出電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠。
實例3將2kg分子量1萬的端羥基聚二甲基有機硅氧烷(107膠)、1kg輕質(zhì)碳酸鈣、1kg復(fù)合型YZ復(fù)合導(dǎo)熱填料，混合均勻，放在三輥機上研磨2-3遍，把此研磨料作為料A。
將100克正硅酸乙酯(Si(OC2H5)4)、32克二氯甲基三乙氧基硅氧烷(Cl2CHSi(OC2H5)3)、88克二乙胺甲基三乙氧基硅氧烷((C2H5)2NCH2Si(OC2H5)3)、10克γ-氨丙基三乙氧基硅氧烷(NH2(CH2)3Si(OC2H5)3)、10克γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅氧烷((CH2OCH)CH2O(CH2)3Si(OCH3)3)五種偶聯(lián)劑依序混合在一起，作為料B，該混合料即為交聯(lián)劑。
取1kg料A投入到反應(yīng)釜中，并加入50克水分清除劑胺基烷氧基硅烷，然后加入全部的料B，攪拌反應(yīng)15分鐘，再加1kg料A，再攪拌反應(yīng)15分鐘，使其料A和料B混合反應(yīng)均勻。然后分兩次加入2#氣相白炭黑，每次加入75克，第一次加入后讓其攪拌15分鐘，第二次加完后，在攪拌15分鐘后，在氮氣保護下抽真空30分鐘，即可完成反應(yīng)，生產(chǎn)出電子級單組份脫醇型室溫硫化硅。
權(quán)利要求
1.一種通過非高溫真空脫水法制備電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法，其主要特征在于先將基膠和補強填料、導(dǎo)熱填料混合，研磨均勻，將研磨料加入到反應(yīng)釜中，添加水分清除劑，攪拌，混合均勻，在氮氣保護下再加入交聯(lián)劑，攪拌反應(yīng)，將反應(yīng)好的膠料于室溫下硫化即得電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法，其特征在于基膠分子量在3000～80,000范圍，25℃時粘度在2,000～300,000厘泊的端羥基聚二甲基有機硅氧烷，用量為100份。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法，其特征在于填料為未經(jīng)表面處理的2#國產(chǎn)氣相白炭黑和輕質(zhì)碳酸鈣，2#國產(chǎn)氣相白炭黑在本發(fā)明中作為一種觸變劑使用，用量分別為2#國產(chǎn)氣相白炭黑0～20份，輕質(zhì)碳酸鈣20～150份。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法，其特征在于導(dǎo)熱填料為復(fù)合型YZ復(fù)合導(dǎo)熱填料，主要為輕質(zhì)氧化鎂、硅微粉、氧化鋅、氧化鋁、氮化硼的混合物，用量在0～300份。
5.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法，其特征在于交聯(lián)劑為苯胺甲基三乙氧基硅氧烷(C6H5NHCH2Si(OC2H5)3)、二乙胺甲基三乙氧基硅氧烷((C2H5)2NCH2Si(OC2H5)3)、γ-氨丙基三乙氧基硅氧烷(NH2(CH2)3Si(OC2H5)3)、γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅氧烷((CH2OCH)CH2O(CH2)3Si(OCH3)3)、正硅酸乙酯(Si(OC2H5)4)。
6.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法，其特征在于研磨料不經(jīng)過高溫真空脫水處理。
7.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法，其特征在于水分清除劑為胺基烷氧基硅烷，用量在0.1～5份左右。
8.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法，其特征在于加入水分清除劑于反應(yīng)釜中，攪拌15分鐘。
9.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法，其特征在于在整個制備過程中不須另加催化劑。
10.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法，其特征在于加交聯(lián)劑于反應(yīng)釜中，交聯(lián)劑為苯胺甲基三乙氧基硅氧烷、二乙胺甲基三乙氧基硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅氧烷、二氯甲基三乙氧基硅氧烷、γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅氧烷、正硅酸乙酯，攪拌反應(yīng)時間30～120分鐘。
11.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法，通氮氣時間為5～30分鐘。
12.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法制得的電子級單組分脫醇型室溫硫化硅橡膠，具有耐氧化、耐高低溫、耐臭氧、優(yōu)良的電絕緣性、耐潮濕、對金屬無腐蝕等性能。主要應(yīng)用于電子產(chǎn)品、電器設(shè)備中元器件的定位、粘接、密封和涂敷灌封等，起絕緣、防塵、防潮、防腐蝕、防震等作用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新穎的單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠的制備方法和應(yīng)用。這種單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠主要采用非高溫真空脫水法，以端羥基聚二甲基有機硅氧烷為基膠，苯胺甲基三乙氧基硅氧烷、二乙胺甲基三乙氧基硅氧烷、γ－氨丙基三乙氧基硅氧烷、二氯甲基三乙氧基硅氧烷、γ－(2，3－環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅氧烷、正硅酸乙酯混合料為交聯(lián)劑，2號氣相法白炭黑和輕質(zhì)碳酸鈣為填料，先將基膠和輕質(zhì)碳酸鈣、導(dǎo)熱填料混合、研磨，然后直接加各種助劑反應(yīng)，在反應(yīng)完全后再加入填料觸變劑2號氣相白炭黑，攪拌均勻后抽真空，在室溫下硫化即制得非高溫真空脫水法電子級單組份脫醇型室溫硫化硅橡膠。
文檔編號C08G77/00GK1629209SQ20031011844
公開日2005年6月22日 申請日期2003年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月17日
發(fā)明者陳博捷, 任洪祥 申請人:北京三辰化工有限公司