一种超分子蒙脱土增强硅胶模具胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超分子蒙脱土增强硅胶模具胶及其制备方法，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：侧基含UPy单元的乙烯基端基聚硅氧烷85～90；含氢聚硅氧烷5～10；催化剂0.3～0.5；改性蒙脱土10～20，在侧基含UPy单元的乙烯基端基聚硅氧烷中按配方含量加入改性蒙脱土，搅拌40～60min；b)加入含氢聚硅氧烷和催化剂，搅拌均匀后，真空抽气以排出其中的气泡，然后在室温20～30℃下进行固化反应，即得超分子蒙脱土增强硅胶模具胶。与现有技术相比，本发明专利技术由于存在UPy自识别配对体系，体系中的氢键作用较强，因此硅胶模具胶的强度较高。

【技术实现步骤摘要】
一种超分子蒙脱土增强硅胶模具胶及其制备方法
本专利技术属于硅胶领域，尤其是涉及一种超分子蒙脱土增强硅胶模具胶及其制备方法。
技术介绍
硅胶，也称硅橡胶，具有耐高温、耐腐蚀、抗撕拉性强、仿真精度高等优点，因此被广泛应用于工艺品模具的制造中。专门用于生产工艺品模具的硅胶称为模具胶，一般用室温硫化硅橡胶(简称RTV)制造。RTV是一种高分子弹性体，它是以硅原子和氧原子为骨架的合成材料，每个硅原子上含有1～2个有机基团(主要是甲基)，是一种带有Si-O-Si链带的纤维状高分子聚合物。因此，RTV具有以下性质：良好的化学稳定性、无毒、无腐蚀性；流动性好，能自动充满模具；可控制硫化速度，室温常压下硫化，便于操作良好的脱模性；仿真性强，纹饰逼真；制模速度快，一般20小时内即可制成模具。但是，在长期使用过程中发现，在高温高湿条件下，现有模具胶制造的RTV模具强度较低，导致模具使用寿命较短，大大提高了企业的生产成本。“超分子”这一名词最早是在1937年WOLF第一次提出的，这一术语引起了社会极大的反响。而法国科学家LEHN第一次系统性地研究并定义超分子，使他和PEDERSONCJ、CRAMDJ一同分享了1987年的诺贝尔化学奖。超分子结构突破了传统性的共价键结合的一大壁垒，标志着分子化学史上的一大飞跃。此后，以非共价键为主的超分子聚合物成为了科学家研究的一大热点。1997年，Meijer和Sijbesma发现了一种具有高结合常数的四重氢键体系，从而可以大大提高超分子聚合物的聚合度。这种可以通过四重氢键而自互补的UPy单元(2-ureido-4[1H]-pyrimidinones)在甲苯中的自聚常数高达6·108(mol/L)，将UPy接入二官能度或者多官能度聚合物的端基或侧基上，可以赋予聚合物更高的强度。申请号为201110052722.8的中国专利公开了蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料及其制备方法，蒙脱土改性的硅橡胶纳米复合材料由如下重量份的组份组成：甲组份90～92份，乙组份8～10份，催化剂0.1～0.3份，有机蒙脱土1～3份，甲组份为含乙烯基(或丙烯基)端基硅橡胶生胶，乙组份为含氢聚硅氧烷，催化剂为氯铂酸或其它可溶性的铂化合物，有机蒙脱土为超支化季铵盐改性有机蒙脱土。蒙脱土作为硅橡胶的补强材料。显然超支化季铵盐能在一定程度上提高蒙脱土与硅橡胶的相容性。而本申请在改性机理上有了进一步的改进和突破，既通过对硅橡胶的主要成分-乙烯基端基聚硅氧烷的侧基进行化学改性，还制备能和其侧基有强烈相互作用的有机蒙脱土，通过双重改性达到提高硅橡胶交联密度，从而提高其热学和力学的目的，效果更为显著。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种强度较高、可控性强的超分子蒙脱土增强硅胶模具胶及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种超分子蒙脱土增强硅胶模具胶，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：侧基含UPy单元的乙烯基端基聚硅氧烷85～90；含氢聚硅氧烷5～10；催化剂0.3～0.5；改性蒙脱土10～20。作为优选的实施方式，侧基含UPy单元的乙烯基端基聚硅氧烷采用以下方法制备得到：a)在乙烯基端基的聚硅氧烷加入丙醇，升温至80～90℃充分溶解，加入马来酸酐单体，搅拌1～3h，再加入引发剂BPO，继续搅拌反应2～4h，反应结束后倒出产物，加入丙醇中沉淀分离，再将沉淀物用蒸馏水洗涤，置于真空干燥箱中于60～80℃下干燥至恒重，将烘干产物在丙酮中加热回流3～5h除去未反应的单体及引发剂，提纯后产物再于真空干燥箱中60～80℃下干燥至恒重备用。b)将HDI与步骤a)中的产物混合，室温和通N2情况下搅拌3～4h后，得到侧基含NCO的聚硅氧烷；c)将步骤b)中的产物与6-甲基异胞嘧啶混合，室温和通N2情况下搅拌30～50min，升温至20～40℃，保持3～5h，得到侧基含UPy单元的乙烯基端基聚硅氧烷。作为更加优选的实施方式，步骤a)中，乙烯基端基的聚硅氧烷、丙醇、马来酸酐单体、引发剂BPO的重量比为10-20∶20-40∶5-15∶1-3；步骤b)中，HDI与步骤a)中的产物的重量比为1∶1；步骤c)中，步骤b)中的产物与6-甲基异胞嘧啶的重量比为30-50∶10-30。作为优选的实施方式，改性蒙脱土采用以下方法制备得到：a)将四羟甲基硫酸磷与无机蒙脱土混合，在N2保护下，加入乙醇水溶液，加热至80～90℃，搅拌1～3h，收集得到的有机蒙脱土；b)将HDI与有机蒙脱土混合，在室温和通N2情况下搅拌3～4h后，得到末端含NCO的有机蒙脱土；c)将末端含NCO的有机蒙脱土与6-甲基异胞嘧啶混合，在室温和通N2情况下搅拌20～40min后，升温至20～30℃，保持2～3h，得到末端含UPy单元的改性蒙脱土。作为更加优选的实施方式，步骤a)中四羟甲基硫酸磷与无机蒙脱土的重量比为80-90∶200-220；步骤b)中HDI与有机蒙脱土的重量比为10-20∶20-30；步骤c)中末端含NCO的有机蒙脱土与6-甲基异胞嘧啶的重量比为20-30∶10-20。所述的催化剂为氯铂酸。超分子蒙脱土增强硅胶模具胶的制备方法采用以下步骤：a)在侧基含UPy单元的乙烯基端基聚硅氧烷中按配方含量加入改性蒙脱土，搅拌40～60min；b)加入含氢聚硅氧烷和催化剂，搅拌均匀后，真空抽气以排出其中的气泡，然后在室温20～30℃下进行固化反应，即得制备得到超分子蒙脱土增强硅胶模具胶。步骤b)中的搅拌速率为1500～2500rpm，抽气的真空度为150～170Pa，进行固化反应的时间为60～80min。与现有技术相比，本专利技术制备的蒙脱土增强硅胶模具胶，由于存在UPy自识别配对体系，体系中的氢键作用较强，体系的交联密度较高，因此硅胶模具胶的热稳定性和强度较高，通过对硅橡胶的主要成分-乙烯基端基聚硅氧烷的侧基进行化学改性，以及和其侧基有强烈相互作用的有机蒙脱土，通过双重改性达到提高硅橡胶交联密度。制备得到的复合材料的制备工艺经济实用，可控性强，成本低，容易实现规模化生产，具有实用性。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。按GB/T1701-2001及《聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践》(漆宗能，尚文宇编著，化学工业出版社，2002)规定的热失重法，测试硅胶模具胶的力学性能及热失重中心温度。对比例185g乙烯基端基聚硅氧烷中加入5g含氢聚硅氧烷和0.3g氯铂酸，搅拌均匀后，搅拌速率为1500rpm，真空抽气以排出其中的气泡，抽气的真空度为150Pa，然后在室温20℃下进行固化反应，固化反应的时间为80min，即得普通硅胶模具胶。硅胶模具胶的强度、断裂伸长率与热失重中心温度，见表1。对比例288g乙烯基端基聚硅氧烷中加入8g含氢聚硅氧烷和0.4g氯铂酸，搅拌均匀后，搅拌速率为2000rpm，真空抽气以排出其中的气泡，抽气的真空度为160Pa，然后在室温25℃下进行固化反应，固化反应的时间为70min，即得普通硅胶模具胶。硅胶模具胶的强度、断裂伸长率与热失重中心温度，见表1。对比例390g乙烯基端基聚硅氧烷中加入10g含氢聚硅氧烷和0.5g氯铂酸，搅拌均匀后，搅拌速率为2500rpm，真空抽气以排出其中的气泡，抽气的真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超分子蒙脱土增强硅胶模具胶，其特征在于，该模具胶采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：侧基含UPy单元的乙烯基端基聚硅氧烷85～90；含氢聚硅氧烷5～10；催化剂0.3～0.5；改性蒙脱土10～20。

【技术特征摘要】
1.一种超分子蒙脱土增强硅胶模具胶，其特征在于，该模具胶采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：侧基含UPy单元的乙烯基端基聚硅氧烷85～90；含氢聚硅氧烷5～10；催化剂0.3～0.5；改性蒙脱土10～20；所述的侧基含UPy单元的乙烯基端基聚硅氧烷采用以下方法制备得到：a)在乙烯基端基的聚硅氧烷加入丙醇，升温至80～90℃充分溶解，加入马来酸酐单体，搅拌1～3h，再加入引发剂BPO，继续搅拌反应2～4h，反应结束后倒出产物，加入丙醇中沉淀分离，再将沉淀物用蒸馏水洗涤，置于真空干燥箱中于60～80℃下干燥至恒重，将烘干产物在丙酮中加热回流3～5h除去未反应的单体及引发剂，提纯后产物再于真空干燥箱中60～80℃下干燥至恒重备用；b)将HDI与步骤a)中的产物混合，室温和通N2情况下搅拌3～4h后，得到侧基含NCO的聚硅氧烷；c)将步骤b)中的产物与6-甲基异胞嘧啶混合，室温和通N2情况下搅拌30～50min，升温至20～40℃，保持3～5h，得到侧基含UPy单元的乙烯基端基聚硅氧烷；所述的改性蒙脱土采用以下方法制备得到：a)将四羟甲基硫酸磷与无机蒙脱土混合，在N2保护下，加入乙醇水溶液，加热至80～90℃，搅拌1～3h，收集得到的有机蒙脱土；b)将HDI与有机蒙脱土混合，在室温和通N2情况下搅拌3～4h后，得到末端含NCO的有机蒙脱土；c)将末端含NCO的有机蒙脱土与6-甲基异胞嘧啶混合，在室温和通N2情况下搅拌20～40min后，升温至20～30℃，保持2～3h，得到末端含UPy...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锦成，曹付海，张广建，袁章林，韦小凤，郑晓昱，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31