一種硅硼聚合物及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種硅硼聚合物及其制備方法和應(yīng)用。該硅硼聚合物的制備分為兩步，首先以30～40份含硼化合物與20～30份多元醇反應(yīng)制備硼化多元醇酯；然后以3～20份上述硼化多元醇酯與1～10份甲基硅油、60～100份羥基硅油、0.1～15份白炭黑、0.01～0.5份增塑劑不飽和脂肪酸反應(yīng)得到硅硼聚合物。本發(fā)明專利技術(shù)合成硅硼聚合物所制成的橡皮泥，具備良好彈跳性與拉伸性，其斷裂伸長率達(dá)到1000～2000%，拉伸強(qiáng)度僅為1～2MPa，T型剝離強(qiáng)度僅0.1～1kN.m-1。本發(fā)明專利技術(shù)的制備方法工藝簡單，制備周期短，操作控制性強(qiáng)，可提高產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性，降低能耗，進(jìn)而有利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)。本發(fā)明專利技術(shù)所制備的硅硼聚合物能夠廣泛應(yīng)用于兒童玩具、藝術(shù)塑形、工業(yè)開模等領(lǐng)域。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種硅硼聚合物及其制備方法和應(yīng)用
本專利技術(shù)涉及一種硅橡膠
，特別涉及一種硅硼聚合物合成及可供大量生產(chǎn)的制備方法。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)橡皮泥，或類似的可捏合材料是本領(lǐng)域先前所公知的，其不僅被用于藝術(shù)目的而且用于兒童玩具。多數(shù)需要一定的加工和反應(yīng)溫度，以獲得理想的可塑性和材料強(qiáng)度。然而，這些可捏材料分成油性橡皮泥和水性橡皮泥兩種，油性橡皮泥如聚合物類或蠟質(zhì)類，水性橡皮泥則包括面粉類，PVA類等，油性橡皮泥有很好的可塑性和重復(fù)使用性，而水性橡皮泥具有干燥成型和體質(zhì)輕的特點(diǎn)。但兩者都缺乏很好的彈跳性與拉伸性。橡皮泥除了需要可塑的優(yōu)點(diǎn)外，它還需要具有優(yōu)良的彈跳性、干爽程度而不會(huì)太黏，它的拉伸性可以抽拉成絲的細(xì)度。而在生產(chǎn)上，它可以高溫反應(yīng)后黏稠度不致太高，仍可維持液態(tài)、可流動(dòng)性。室溫冷凝成固態(tài)，形成彈性體。如此特性可方便于反應(yīng)爐大量生產(chǎn)，也具備可流動(dòng)性方便高溫出料。另外，為有利后續(xù)加工方便，產(chǎn)品冷凝固化后可高溫液化，可再度塑形。美國專利US4371493公開了一種采用二甲基硅膠與與硼酸交聯(lián)的方法制備，可制備合成橡膠彈性體。中國專利CN103242662公開了一種采用羥基硅油添加催化劑過氧化氫異丙苯，通過脫水交聯(lián)反應(yīng)合成為彈性體，使產(chǎn)品具有彈跳性和拉伸性。然而在這兩個(gè)制備方法中，在制備過程中產(chǎn)品的黏稠度會(huì)大幅提高，從而需要在捏合機(jī)中才能進(jìn)行生產(chǎn)，必須冷卻后凝成固態(tài)才能取出，消耗大量時(shí)間且制作不方便，不利大規(guī)模生產(chǎn)出料出貨，因此在其配方及制作工藝上還有待改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服傳統(tǒng)的硅硼聚合物在高溫狀態(tài)時(shí)黏稠度會(huì)大幅提高而需要在捏合機(jī)中才能進(jìn)行生產(chǎn)的弊病。用硼化多元醇酯取代傳統(tǒng)方法之硼酸，有效解決了硼酸與羥基硅油反應(yīng)太快之問題，通過改變添加硼化多元醇酯之用量，可在高溫狀態(tài)下得到不同黏稠度之硅硼聚合物，而可使生產(chǎn)時(shí)于大型批式反應(yīng)器以利生產(chǎn)。本專利技術(shù)另一目的是提供該高性能硅硼聚合物在兒童玩具、藝術(shù)塑形、工業(yè)開模等領(lǐng)域中的應(yīng)用，屬于功能性高分子材料領(lǐng)域的應(yīng)用。本專利技術(shù)硅硼聚合物的制備分為兩步，先以含硼聚合物與多元醇反應(yīng)制備硼化多元醇酯；然后以上述硼化多元醇酯與甲基硅油、羥基硅油、白炭黑、不飽和脂肪酸反應(yīng)得到硅硼聚合物。本專利技術(shù)目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種硅硼聚合物的制備方法，包括如下步驟：(1)硼化多元醇酯的制備：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，在反應(yīng)器中加入30～40份含硼化合物與20～30份多元醇，在50～60℃下混合0.5～1h，滴加0.1～05份催化劑，升溫到60～70℃反應(yīng)1～1.5h，使產(chǎn)品酸值控制在10～20mgKOH/g，得到白色粘稠液體，即得到所需硼化多元醇酯；(2)硅硼聚合物的制備：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，在反應(yīng)器中將60～100份組分的羥基硅油，0.1～15份白炭黑混合攪拌均勻，加入3～20份上述硼化多元醇酯與1～10份甲基硅油，升溫到95～100℃反應(yīng)1～2h，滴加0.1～05份催化劑及0.01～0.5份增塑劑，在160～200℃下攪拌反應(yīng)4～5h，真空脫泡，自然冷卻至室溫成固態(tài)硅硼聚合物；所述含硼化合物為硼酸、四硼酸鈉、硼酸銨、硼酸甲酯、硼酸乙酯、硼酸丙酯、硼酸丁酯中的中一種；所述多元醇為乙二醇、丙二醇、丙三醇、一縮二乙二醇、1，4-丁二醇、季戊四醇、木糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、赤蘚醇與甘露醇中的一種；所述白炭黑為氣相法白炭黑或沉淀法白炭黑中的一種；所述增塑劑為油酸、二十碳烯酸、芥酸、神經(jīng)酸、二十碳三烯酸中的一種；所述步驟(1)的反應(yīng)催化劑為對(duì)苯甲磺酸；步驟(2)的反應(yīng)催化劑為三氯化鐵。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)目的，優(yōu)選地反應(yīng)攪拌的轉(zhuǎn)速為1000～2000r/min；滴入催化劑的滴加速度為10～100g/h；所述真空脫泡真空度為-0.1～-0.09Mpa；所述白炭黑吸油值為100～200g/100g，比表面積為200～400m2/g，粒徑為10～200nm。一種硅硼聚合物，由上述的制備方法制得。所述硅硼聚合物斷裂伸長率達(dá)到1000～2000%，拉伸強(qiáng)度為1～2MPa，T型剝離強(qiáng)度僅0.1～1kN.m-1。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)傳統(tǒng)的硅硼聚合物多數(shù)在高溫狀態(tài)時(shí)黏稠度會(huì)大幅提高而需要在捏合機(jī)中才能進(jìn)行生產(chǎn)，而本專利技術(shù)所述是用硼化多元醇酯取代傳統(tǒng)方法之硼酸，可抑制與解決硼酸與羥基硅油反應(yīng)太快之問題，通過改變添加硼化多元醇酯之用量，可在高溫狀態(tài)下得到不同黏稠度之硅硼聚合物，而可使生產(chǎn)時(shí)于大型批式反應(yīng)器以利生產(chǎn)。(2)本專利技術(shù)制備工藝簡單，原材料價(jià)廉易得，無需特殊操作和設(shè)備，專利技術(shù)技術(shù)方案容易實(shí)現(xiàn)，重現(xiàn)性極好。(3)本專利技術(shù)制得的硅硼聚合物可廣泛應(yīng)用于兒童玩具、藝術(shù)塑形或者工業(yè)開模等領(lǐng)域中。具體實(shí)施方式為更好地理解本專利技術(shù)，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說明，但本專利技術(shù)的實(shí)施方式并不僅限于此。實(shí)施例1在配有攪拌器，溫度計(jì)和冷凝管的1000ml四口燒瓶中，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，加入40份硼酸，24份丙三醇，在50℃下混合攪拌半個(gè)小時(shí)，然后慢慢滴入0.05份催化劑對(duì)苯甲磺酸，升溫到70℃攪拌反應(yīng)1個(gè)小時(shí)，得到白色粘稠液體，測(cè)得此時(shí)產(chǎn)品酸值為10mgKOH/g，即得到所需的硼化多元醇酯。在配有攪拌器，溫度計(jì)和冷凝管的1000ml四口燒瓶中，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，將100份組分的羥基硅油與1份白炭黑混合攪拌均勻，其中羥基硅油選用羥基封端的粘度為750CP，白炭黑選用氣相法制備，吸油值為100g/g，比表面積300m2/g，粒徑為10nm。加入8份上述硼化多元醇酯與5份甲基硅油，滴加0.1份催化劑三氯化鐵，升溫到100℃攪拌反應(yīng)1個(gè)小時(shí)，滴加0.02份增塑劑脂肪酸油酸，升溫至160℃下攪拌反應(yīng)4個(gè)小時(shí)，-0.01MPa下真空脫泡，自然冷卻至室溫得固態(tài)硅硼聚合物。以濟(jì)南思達(dá)測(cè)試技術(shù)有限公司W(wǎng)DW-10型微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定所得硅硼聚合物斷裂伸長率達(dá)到1000%，拉伸強(qiáng)度為1MPa，T型剝離強(qiáng)度僅0.1kN.m-1。實(shí)施例2在配有攪拌器，溫度計(jì)和冷凝管的1000ml四口燒瓶中，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，加入40份四硼酸鈉，24份乙二醇，在60℃下混合攪拌半個(gè)小時(shí)，然后慢慢滴入0.05份催化劑對(duì)苯甲磺酸，升溫到60℃攪拌反應(yīng)1.5個(gè)小時(shí)，得到白色粘稠液體，測(cè)得此時(shí)產(chǎn)品酸值為20mgKOH/g，即得到所需的硼化多元醇酯。在配有攪拌器，溫度計(jì)和冷凝管的1000ml四口燒瓶中，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，將60份組分的羥基硅油與15份白炭黑混合攪拌均勻，其中羥基硅油選用羥基封端的粘度為750CP，白炭黑選用沉淀法制備，吸油值為200g/g，比表面積200m2/g，粒徑為100nm。加入3份上述硼化多元醇酯與1份甲基硅油，滴加0.1份催化劑三氯化鐵，升溫到95℃攪拌反應(yīng)2個(gè)小時(shí)，滴加0.5份增塑劑脂肪酸反式油酸，升溫至200℃下攪拌反應(yīng)5個(gè)小時(shí)，-0.09MPa下真空脫泡，自然冷卻至室溫得固態(tài)硅硼聚合物。以濟(jì)南思達(dá)測(cè)試技術(shù)有限公司W(wǎng)DW-10型微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定所得硅硼聚合物斷裂伸長率達(dá)到1000%，拉伸強(qiáng)度為1MPa，T型剝離強(qiáng)度僅1kN.m-1。實(shí)施例3在配有攪拌器，溫度計(jì)和冷凝管的1000ml四口燒瓶中，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，加入30份硼酸銨，24份一縮二乙二醇，在60℃下混合攪拌1個(gè)小時(shí)，然后慢慢滴入0.05份催化劑對(duì)苯甲磺酸，升溫到70℃攪拌反應(yīng)1個(gè)小時(shí)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種硅硼聚合物的制備方法，其特征在于包括如下步驟：(1)?硼化多元醇酯的制備：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，在反應(yīng)器中加入30～40份含硼化合物與20～30份多元醇，在50～60℃下混合0.5～1h，滴加0.1～05份催化劑，升溫到60～70℃反應(yīng)1～1.5h，使產(chǎn)品酸值控制在10～20mgKOH/l，得到白色粘稠液體，即得到所需硼化多元醇酯；(2)?硅硼聚合物的制備：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，在反應(yīng)器中將60～100份組分的羥基硅油，0.1～15份白碳黑混合攪拌均勻；加入3～20份上述硼化多元醇酯與1～10份甲基硅油，升溫到95～100℃反應(yīng)1～2h，滴加0.1～05份催化劑及0.01～0.5份增塑劑，在160～200℃下攪拌反應(yīng)4～5h，真空脫泡，自然冷卻至室溫成固態(tài)硅硼聚合物；所述含硼化合物為硼酸、四硼酸鈉、硼酸銨、硼酸甲酯、硼酸乙酯、硼酸丙酯、硼酸丁酯中的中一種；所述多元醇為乙二醇、丙二醇、丙三醇、一縮二乙二醇、1，4?丁二醇、季戊四醇、木糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、赤蘚醇與甘露醇中的一種；所述白碳黑為氣相法白碳黑或沉淀法白碳黑中的一種；所述不飽和脂肪酸為油酸、反式油酸、二十碳烯酸、芥酸、神經(jīng)酸、11?二十碳烯酸、二十碳三烯酸中的一種；所述步驟(1)的反應(yīng)催化劑為對(duì)苯甲磺酸；步驟(2)的反應(yīng)催化劑為三氯化鐵。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種硅硼聚合物的制備方法，其特征在于包括如下步驟：(1)硼化多元醇酯的制備：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，在反應(yīng)器中加入30～40份含硼化合物與20～30份多元醇，在50～60℃下混合0.5～1h，滴加0.1～05份催化劑，升溫到60～70℃反應(yīng)1～1.5h，使產(chǎn)品酸值控制在10～20mgKOH/g，得到白色粘稠液體，即得到所需硼化多元醇酯；(2)硅硼聚合物的制備：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，在反應(yīng)器中將60～100份組分的羥基硅油，0.1～15份白炭黑混合攪拌均勻；加入3～20份上述硼化多元醇酯與1～10份甲基硅油，升溫到95～100℃反應(yīng)1～2h，滴加0.1～05份催化劑及0.01～0.5份增塑劑，在160～200℃下攪拌反應(yīng)4～5h，真空脫泡，自然冷卻至室溫成固態(tài)硅硼聚合物；所述含硼化合物為硼酸、四硼酸鈉、硼酸銨、硼酸甲酯、硼酸乙酯、硼酸丙酯、硼酸丁酯中的一種；所述多元醇為乙二醇、丙二醇、丙三醇、一縮二乙二醇、1，4-丁二醇、季戊四醇、木糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、赤蘚醇與甘露醇中的一種；所述白炭黑為氣相法白炭黑或沉淀法白炭黑中的一種；所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：柯文皓，廖顯忠，徐伯岳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東莞市柏力有機(jī)硅科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44