一種抗菌高溫硅橡膠的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種抗菌高溫硅橡膠的制備方法，該方法通過溶膠-凝膠法將抗菌離子附著在白炭黑載體上得到抗菌凝膠，然后加入相應的高溫硅橡膠生膠，充分混煉、硫化制備出具有抗菌能力的高溫硅橡膠材料，或直接加入高溫硫化硅橡膠，充分融合、固化即獲得具有抗菌能力的硅橡膠材料；該方法制備的抗菌高溫硅橡膠，耐高溫、在增強硅橡膠力學性能的基礎上具有較高的抗菌性；抗菌廣譜性強，殺菌率高且不會產生抗藥性，對人體和環境較為安全；用途廣泛，利于未來市場規模性量化生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。
技術介紹
硅橡膠產品應用廣泛，并且隨著生活水平的不斷提高，功能型硅橡膠產品的市場 需求越來越大，其中工業生產、醫療衛生、民生保健等領域都對硅橡膠產品的抗菌性要求較 高，如機床設備、手術儀器、醫療用品、人造器官、食用器皿等。硅橡膠按硫化方式和硫化溫 度，分熱硫化型（高溫硫化硅橡膠HTV)和室溫硫化型（RTV)。室溫硅橡膠常溫下即可交聯固 化，物理常態為流體或粘稠膏狀，常被用于粘合劑、密封劑、防護涂料、灌封材料和制低溫模 具等。高溫硅橡膠物理力學性能優良、強度大、耐高溫，通過加入不同的添加劑可獲得相應 的性能；相比于室溫硅橡膠，高溫硅橡膠用途廣泛，適用于各種產業的硅橡膠產品制備。 經濟社會的不斷發展，人們對生產、生活的抗菌抗病毒要求日益提高。抗菌材料作 為一種新型功能材料，能夠有效的抑制周圍環境中的細菌、病菌等對人體有害的微生物；因 此，將抗菌效果顯著，用途廣泛，環境友好的無機抗菌與硅橡膠結合得到抗菌硅橡膠材料成 為了當下該領域的熱點。目前，生產制備的抗菌硅橡膠大多存在抗菌持續時間短、融合性 差、硅橡膠力學性能易改變、制備工藝復雜、抗菌性單一、易產生抗藥性等缺點；而且抗菌室 溫硅橡膠力學性能差、強度不足等缺陷使其適用性易受作業環境的限制，無法滿足大范圍 的生產生活需求。 本專利技術針對以上抗菌硅橡膠制備中的問題采用具有比表面積較大、補強性好、殺 菌率高、環保、無抗藥性等特性的抗菌白炭黑做抗菌劑，經過與高溫娃橡膠生膠的充分混 煉、硫化，得到抗菌高溫硅橡膠。保證了較高的殺菌率、增強了抗菌廣譜性且不會產生抗藥 性，提高了硅橡膠力學性能，用途廣泛，應用具有普適性。
技術實現思路
本專利技術針對以上抗菌硅橡膠制備中，抗菌持續時間短、融合性差、硅橡膠力學性能 易改變、制備工藝復雜、抗菌性單一、易產生抗藥性等問題，且抗菌室溫硅橡膠力學性能差、 強度不足等缺陷，提供了 。 本專利技術方法按如下步驟進行： (1) 將水玻璃溶液和小蘇打溶液分別預熱至70-95°C，按體積比1:1. 2-1:1. 5的比例注 入反應器中混合，在70-95°C、300-500rpm下充分攪拌反應15-30min，其中水玻璃溶液濃 度為5-20wt%，小蘇打溶液濃度為5-15wt%; (2) 按體積比1:1. 2-1:1. 5的比例分別量取水玻璃溶液和小蘇打溶液，并分別預熱至 70-95°C，然后將預熱后的水玻璃溶液在100-200rpm攪拌條件下倒入步驟（1)的反應物 中，再滴加小蘇打溶液，滴加完后，在70-95 °C下反應15-30min，用酸調節pH值至2-6,隨后 加入0. 001-1mol/L金屬離子液反應0. 5-3h后制得凝膠狀抗菌劑，其中本步驟中使用的 水玻璃溶液是步驟（1)中水玻璃溶液體積的1/10-7/10,步驟（1)和步驟（2)中使用的水玻 璃溶液總體積與金屬離子液體積的比為2:1-5:1; (3)抗菌高溫硅橡膠的制備采用A、B兩種工藝中的任意一種進行： A、 在常溫條件下，按質量比100:4-100:7的比例將硅橡膠生膠和結構控制劑混合，在 混合物中分2-5次加入硅橡膠生膠質量10-40%的步驟（2)凝膠狀抗菌劑，然后加入硅橡膠 生膠質量〇. 6%-1. 2%的有機過氧化型硫化劑，混合均勻后在140-180°C下處理2-3h，接著 在真空狀態下加熱25-40min，最后冷卻至室溫出料得到混煉膠，混煉膠進行常規兩個階段 硫化后即得抗菌高溫硅橡膠； 所述兩個階段硫化中一段硫化(定型硫化）是先將混煉膠切割、壓模后，在高溫高壓下 (150-180°C、10_15MPa)硫化10-15min;二段硫化(后硫化）是將定型硫化的出料置于烘箱 內，在200-250°C下放置5-7h制得抗菌高溫硅橡膠； B、 將高溫硫化硅橡膠加入到溶劑中，充分溶解形成高溫硫化硅橡膠溶液；整個混合過 程抽真空，量取高溫硫化硅橡膠質量20%-60%的硅橡膠稀釋劑加入步驟（2)凝膠狀抗菌劑 中，混合進行分散處理；將高溫硫化硅橡膠溶液加入到分散后的混合物中，在300-500rpm 下攪拌至無氣泡，最后將固化劑倒入，繼續攪拌2-5min，其中固化劑的添加量為硅橡膠質 量的2-3%;當混合液中沒有氣泡逸出時，停止抽真空，停止攪拌，把混合液倒入模具中，固 化取出即得成型的抗菌高溫硅橡膠。 所述金屬離子液為硝酸銀、硫酸鋅、硫酸銅中的一種或幾種的混合物，或者為氯化 銀或二氧化鈦的懸濁液。 所述硅橡膠生膠為甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠或甲基乙烯基苯基硅橡膠。 所述步驟（3)A工藝中有機過氧化型硫化劑為過氧化二異丙苯（DCP)、過氧化二 苯甲酰（ΒΡ0)、2, 5-二甲基-2, 5-二叔丁基過氧化己烷（DBPMH)或過氧化苯甲酰叔丁基 (TBPB)〇 所述步驟（3)A工藝中結構控制劑為環硅氮烷、二苯基硅二醇、二甲基二甲氧基硅 烷、六甲基二硅氮烷、羥基硅油中一種。 所述羥基硅油是指25°C下油粘度10~30mm2/s、羥基含量為羥基硅油質量6~12% 的產品，例如成都格雷西亞化學技術有限公司生產，產品編號1008330。 所述步驟（3 )B工藝中溶劑為正己烷、環己烷、正庚烷、二甲苯或四氫呋喃。 所述步驟（3)B工藝中硅橡膠稀釋劑為石油醚、端乙烯基聚二甲基硅氧烷、端乙烯 基聚甲基乙烯基硅氧烷或八甲基^硅氧烷。 所述步驟（3)B工藝中固化劑為硅硼增粘劑、鈦酸酯增粘劑、烷基二乙醇酰胺、聚 乙二醇雙硬脂酸酯、氧化胺或丙烯酸聚合物。 所述步驟（3)B工藝中分散處理為超聲分散5-15min。 本專利技術制備的抗菌高溫硅橡膠中還可添加稀土離子鹽溶液：即步驟（2)中加入金 屬離子液反應2-10min后再加入0.001-0. 1mol/L稀土離子鹽溶液，繼續反應0.5-3h后 制得凝膠狀抗菌劑，其中金屬離子液與稀土離子鹽溶液的體積比1:1-3:1 ;其余步驟不變。 所述稀土離子鹽為硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸鐠、硝酸釹、硝酸釤、硝酸銪、硝酸釓、硝酸 鋱、硝酸鏑、硝酸鈥、硝酸鉺、硝酸銩、硝酸鐿、硝酸镥、硝酸釔、硝酸鈧中的一種。 本專利技術方法相對于現有技術的優點和技術效果如下： 本專利技術針對現有抗菌硅橡膠制備中抗菌持續時間短、融合性差、硅橡膠力學性能易改 變、制備工藝復雜、抗菌性單一、易產生抗藥性且抗菌室溫硅橡膠力學性能差、強度不足等 缺點，本抗菌高溫硅橡膠采用銀、鋅、銅、鈦等金屬離子為抗菌離子，通過溶膠---凝膠法， 將抗菌離子附著在白炭黑載體上得到抗菌凝膠，然后加入相應的高溫硅橡膠生膠，充分混 煉、返煉、硫化即獲得具有抗菌能力的高溫硅橡膠材料；通過實施例表明，制備出的抗菌高 溫硅橡膠有較好的殺菌性，可根據抗菌劑種類的不同，調節產品殺菌率，與其它抗菌硅橡膠 相比，抗菌廣譜性強，在增強硅橡膠力學性能的基礎上具有較高的抗菌性，用途廣泛，應用 具有普適性。 該產品可廣泛應用于機床設備、手術儀器、醫療用品、人造器官、食用器皿等日常 生產生活領域，起到抗菌，保護產品質量或人體健康的作用。 抗菌檢測：菌種采用大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、鏈球菌和霉菌，殺菌率 采用GB21551. 2-2010家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能抗菌材料的特殊要求 的貼膜法進行抗菌檢測。【具體實施方式本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種抗菌高溫硅橡膠的制備方法，其特征在于按如下步驟進行：（1）將水玻璃溶液和小蘇打溶液分別預熱至70?95℃，按體積比1:1.2?1:1.5的比例注入反應器中混合，在70?95℃、300?500?rpm下充分攪拌反應15?30?min，其中水玻璃溶液濃度為5?20?wt%，小蘇打溶液濃度為5?15?wt%；（2）按體積比1:1.2?1:1.5的比例分別量取水玻璃溶液和小蘇打溶液，并分別預熱至70?95℃，然后將預熱后的水玻璃溶液在100?200?rpm攪拌條件下倒入步驟（1）的反應物中，再滴加小蘇打溶液，滴加完后，在70?95℃下反應15?30?min，用酸調節pH值至2?6，隨后加入0.001?1?mol/L金屬離子液反應0.5?3?h后制得凝膠狀抗菌劑，其中本步驟中使用的水玻璃溶液是步驟（1）中水玻璃溶液體積的1/10?7/10，步驟（1）和步驟（2）中使用的水玻璃溶液總體積與金屬離子液體積的比為2:1?5:1；（3）抗菌高溫硅橡膠的制備采用A、B兩種工藝中的任意一種進行：A、在常溫條件下，按質量比100:4?100:7的比例將硅橡膠生膠和結構控制劑混合，在混合物中分2?5次加入硅橡膠生膠質量10?40%的步驟（2）凝膠狀抗菌劑，然后加入硅橡膠生膠質量0.6%?1.2%的有機過氧化型硫化劑，混合均勻后在140?180℃下處理2?3?h，接著在真空狀態下加熱25?40?min，最后冷卻至室溫出料得到混煉膠，混煉膠進行兩個階段硫化后即得抗菌高溫硅橡膠；?B、將高溫硫化硅橡膠加入到溶劑中，充分溶解形成高溫硫化硅橡膠溶液；整個混合過程抽真空，量取高溫硫化硅橡膠質量20?60%的硅橡膠稀釋劑加入步驟（2）凝膠狀抗菌劑中，混合進行分散處理；將高溫硫化硅橡膠溶液加入到分散后的混合物中，在300?500?rpm下攪拌至無氣泡，最后將固化劑倒入，繼續攪拌2?5?min，其中固化劑的添加量為硅橡膠質量的2?3%；當混合液中沒有氣泡逸出時，停止抽真空，停止攪拌，把混合液倒入模具中，固化取出即得成型的抗菌高溫硅橡膠。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐曉寧，張彬，郭一婧，張定，李歡，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：云南;53