一種硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠及其制備方法。采用乙烯醋酸乙烯酯共聚物或順丁烯二酸酐接枝改性的硅橡膠作為增容劑，以及在硅橡膠中加入填料增加硅橡膠的粘度，改善硅橡膠與聚氨酯的相容性及兩者的粘度比；通過動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)，制備得到的熱塑性硫化膠結(jié)構(gòu)精細(xì)，耐磨性卓越，觸感絲滑，易粘接，力學(xué)性能及彈性優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于汽車、醫(yī)療器械、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

：本專利技術(shù)涉及一種硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠及其制備方法。屬于高分子材料加工領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
：熱塑性硫化膠(簡稱TPV)是一種通過動(dòng)態(tài)硫化反應(yīng)加工技術(shù)得到的特殊的熱塑性彈性體。當(dāng)少量的塑料相與大量的橡膠熔融共混時(shí)，橡膠在交聯(lián)劑作用下發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，粘度增大，故而在高溫機(jī)械剪切的作用下，橡膠塑料共混物發(fā)生相反轉(zhuǎn)，大量的橡膠相破碎成微米顆粒并均勻的分散于少量的塑料相中，橡膠交聯(lián)后形成特殊的海-島結(jié)構(gòu)。這種特殊結(jié)構(gòu)使得熱塑性硫化膠兼具了傳統(tǒng)橡膠的高彈性和柔軟性，還具有塑料的可熱塑加工和可回收利用的性能，正逐步取代傳統(tǒng)的熱固性橡膠。硅橡膠分子鏈柔順，硬度低，具有良好的電絕緣性，耐高、低溫性能良好，一般在-55℃下仍能工作，在180℃下可長期工作。聚氨酯可在較寬的硬度范圍具有較高的彈性及強(qiáng)度、優(yōu)異的耐磨性、耐油性、耐疲勞性及抗震動(dòng)性，已廣泛用于冶金、石油、汽車、選礦、水利、紡織、印刷、醫(yī)療、體育等領(lǐng)域。然而非極性的硅橡膠和極性的聚氨酯相容性差，且兩者的粘度相差較大，導(dǎo)致橡膠不易被剪切破碎成均勻微小的分散相顆粒，最終導(dǎo)致硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠的微觀相態(tài)結(jié)構(gòu)不夠精細(xì)，力學(xué)性能和加工性能也并不理想。因此，對于硅橡膠/聚氨酯體系而言，解決兩種基體相容性及粘度比是研究的難點(diǎn)所在。專利CN 104650591公布了一種聚氨酯橡膠/硅橡膠混煉膠的制備方法，將白炭黑加入甲基乙烯基硅橡膠生膠中，混煉后與聚氨酯共混煉，不需添加增容劑，硫化劑即可使其硫化，制得的混煉膠力學(xué)性能好。但是采用該方法制備的為混煉膠，交聯(lián)的橡膠通常不可重復(fù)加工利用。專利US6759487公布了一種制備聚氨酯/硅橡膠熱塑性彈性
體的方法，其選擇的基體是聚氨酯和含有乙烯基的硅橡膠，加入增強(qiáng)填料，以硅氫化催化劑作為硫化劑交聯(lián)硅橡膠。由于聚氨酯和硅橡膠的粘度相差較大，相容性較差，該專利未解決粘度相差較大，相容性差的問題。專利CN 102153853公布了一種聚氨酯/硅橡膠熱塑性彈性體及其制備方法，該彈性體由聚氨酯、硅橡膠、交聯(lián)劑、催化劑和相容劑組成，其中相容劑為硅改性聚氨酯，由羥基硅油、異氰酸、聚酯多元醇或聚醚多元醇和擴(kuò)鏈劑反應(yīng)制得；首先將聚氨酯加入到共混設(shè)備中，之后加入硅橡膠，相容劑，共混3～4min后，加入交聯(lián)劑，最后加入催化劑，反應(yīng)共混6～7分鐘即得到動(dòng)態(tài)硫化的聚氨酯/硅橡膠熱塑性彈性體。但是仍然存在由于聚氨酯與硅橡膠粘度相差較大相容性差的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
：本專利技術(shù)的目的是提供一種硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠及其制備方法。采用自制接枝改性的硅橡膠作為增容劑，以及在硅橡膠中加入填料以增加硅橡膠的粘度，改善硅橡膠與聚氨酯的相容性及兩者的粘度比；通過動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)，制備得到的熱塑性硫化膠具備精細(xì)結(jié)構(gòu)，卓越耐磨性，絲滑觸感，易粘接，力學(xué)性能及彈性優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于汽車、醫(yī)療器械、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。本專利技術(shù)提供的一種硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠及其制備方法。其基本組成及質(zhì)量份數(shù)為：其中自制增容劑為乙烯醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯酯含量28％～70％)或順丁烯二酸酐接枝改性的硅橡膠，自制增容劑采用如下方法制得：將質(zhì)量份數(shù)比為100：(1-20)：(0.01-2)的甲基乙烯基硅橡膠、乙烯醋酸乙烯酯共聚物或順丁烯二酸酐、自由基引發(fā)劑在150℃～200℃下熔融混合反應(yīng)3～20分鐘。所述的硅橡膠選自端羥基硅橡膠、二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基乙烯基苯基硅橡膠或氟硅橡膠。所述的聚氨酯為聚酯型聚氨酯或聚醚型聚氨酯。所述的填料為羧基改性碳納米管或硅烷改性白炭黑，均為可市購產(chǎn)品。所述的抗氧劑為本領(lǐng)域常用的抗氧劑，如受阻酚類抗氧劑1010等。所述的自由基引發(fā)劑為常用的過氧化二異丙苯或過氧化二苯甲酰。硫化劑為常用的過氧化二異丙苯(DCP)、2,5-二甲基-2,5-雙(過氧化叔丁基)己烷或2,5-二甲基-2,5-雙(過氧化叔丁基)-3-己炔。阻聚劑為2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)。本專利技術(shù)還提供了上述硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠的制備方法，具體步驟為：(1)將甲基乙烯基硅橡膠、乙烯醋酸乙烯酯共聚物或順丁烯二酸酐、自由基引發(fā)劑在150℃～200℃下熔融混合反應(yīng)3～20分鐘，得到接枝改性的硅橡膠，作為自制增容劑；(2)將硅橡膠與填料在室溫條件下，充分混合均勻，得到具有較高粘度的硅橡膠混煉膠；(3)橡塑預(yù)混：將聚氨酯與步驟(1)得到的接枝改性的硅橡膠在160℃～200℃下混合，然后加入步驟(2)的硅橡膠混煉膠和抗氧劑，待混合均勻后冷卻至室溫；然后再在室溫下與硫化劑和阻聚劑混合均勻得到橡塑預(yù)混物；(4)動(dòng)態(tài)硫化：將步驟(3)所得橡塑預(yù)混物置于雙螺桿擠出機(jī)中，設(shè)置螺桿溫度170℃～200℃，轉(zhuǎn)速為300～700rpm，動(dòng)態(tài)硫化得到硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是采用了乙烯醋酸乙烯酯共聚物或順丁烯二酸酐接枝改性硅橡膠作為增容劑，改善硅橡膠與聚氨酯的相容性；采用硅橡膠中加入填料增加硅橡膠的粘度，改善了硅橡膠與聚氨酯的相容性及兩者的粘度比；采用橡塑預(yù)混、動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)制備得到具備精細(xì)的結(jié)構(gòu)，卓越的耐磨性，絲滑的觸感，易粘接，優(yōu)異力學(xué)性能及彈性的硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠。非極性的硅橡膠和極性的聚氨酯相容性差，且兩者的粘度相差較大，導(dǎo)致橡膠不易被剪切破碎成均勻微小的分散相顆粒，最終導(dǎo)致硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠的微觀相態(tài)結(jié)構(gòu)不夠精細(xì)，力學(xué)性能和加工性能也并不理想。因此，對于硅橡膠/聚氨酯體系而言，解決兩種基體相容性及粘度比是研究的難點(diǎn)所在。本專利技術(shù)通過采用乙烯醋酸乙烯酯共聚物或順丁烯二酸酐接枝改性硅橡膠作為增容劑，改善硅橡膠與聚氨酯的相容性；采用硅橡膠中加入填料增加硅橡膠的粘度，改善硅橡膠與聚氨酯的相容性及兩者的粘度比；且采用橡塑預(yù)混、動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)制備得到具備精細(xì)結(jié)構(gòu)，卓越耐磨性，絲滑觸感，易粘接，力學(xué)性能及彈性優(yōu)異的硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠。本專利技術(shù)自制增容劑的接枝反應(yīng)原理如下所示：(1)ROOR→2RO(1)過氧化物分解產(chǎn)生自由基；(2)自由基進(jìn)攻硅橡膠的乙烯基、待接枝物(乙烯醋酸乙烯酯或順丁烯二酸酐)；(3)帶有自由基的硅橡膠與帶有自由基的待接枝物(乙烯醋酸乙烯酯或順丁烯二酸酐)反應(yīng)，得到自制增容劑。具體實(shí)施方式：下面結(jié)合實(shí)施例對本專利技術(shù)做進(jìn)一步的描述：實(shí)施例中的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和邵A硬度分別按下列標(biāo)準(zhǔn)GB/T528-2009、GB/T528-2009和GB/T531.1-2008測定。實(shí)施例1：原料組成和質(zhì)量份數(shù)如下：其中自制增容劑的組成及質(zhì)量份數(shù)如下：甲基乙烯基硅橡膠 100乙烯醋酸乙烯酯共聚物(VA含量28％) 1過氧化二異丙苯 0.01。按上述配方，先將甲基乙烯基硅橡膠、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、過氧化二異丙苯在Haake密煉機(jī)150℃下熔融混合反應(yīng)20分鐘，得到接枝改性的硅橡膠；羧基改性碳納米管與硅橡膠在開煉機(jī)上，室溫條件下，充分混合均勻，制備出具有較高粘度的硅橡膠混煉膠；將烘干的聚氨酯與接枝改性的硅橡膠在160℃下混合，然后加入已與填料混合均勻的硅橡膠混煉膠和抗氧劑，待混合均勻后冷卻至室溫；然后再在常溫下與硫化劑和阻聚劑混合均勻本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠，其基本組成及質(zhì)量份數(shù)為：其中自制增容劑為乙烯醋酸乙烯酯共聚物或順丁烯二酸酐接枝改性的硅橡膠。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠，其基本組成及質(zhì)量份數(shù)為：其中自制增容劑為乙烯醋酸乙烯酯共聚物或順丁烯二酸酐接枝改性的硅橡膠。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠，其特征是：自制增容劑采用如下方法制得：將質(zhì)量份數(shù)比為100：(1-20)：(0.01-2)的甲基乙烯基硅橡膠、乙烯醋酸乙烯酯共聚物或順丁烯二酸酐、自由基引發(fā)劑在150℃～200℃下熔融混合反應(yīng)3～20分鐘。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠，其特征是：所述的乙烯醋酸乙烯酯共聚物的醋酸乙烯酯含量為28％～70％。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠，其特征是：所述的硅橡膠選自端羥基硅橡膠、二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基乙烯基苯基硅橡膠或氟硅橡膠。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠，其特征是：所述的聚氨酯為聚酯型聚氨酯或聚醚型聚氨酯。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠，其特征是：所述的填料為羧基改性碳納米管或硅烷改性白炭黑。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅橡膠/聚氨酯熱塑性硫化膠，其特征是：所述的自由基引發(fā)劑為過氧化二異丙...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：寧南英，花月慶，田明，張立群，吳漢光，田洪池，
申請(專利權(quán))人：北京化工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11