一种加成型液体氟硅橡胶的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种加成型液体氟硅橡胶的制备方法：采用纯度大于99.5%的D3F、ViD4、MM为原料，按一定比例混合均匀，制得乙烯基氟硅油；以乙烯基氟硅油为基胶，加入补强剂、交联剂、催化剂，再经过捏合、研磨、压片等工艺，制备出液体氟硅橡胶（FSR）；将所制备的FSR与相同工艺、相同配方下的液体硅橡胶（LSR）性能对比，FSR在绝缘性能、疏水性能、耐高温等性能方面都优于LSR。本方法生产周期短，产品具有良好的热撕裂性能、便于脱模，可实现模压、挤出、注压等多种加工方式，也可实现材料的自动化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工新材料
，具体涉及一种加成型液体氟硅橡胶的的制备方法。
技术介绍
有机硅材料具有优越的耐高低温性能(-60°C?310°C )、高温下优越的物理机械性能、耐老化性、自熄性等特点；而氟碳材料热稳定性好(_27°C?300°C )，具有极其优越的耐油和耐溶剂性。但随着工业技术的不断发展，有机硅材料逐渐暴露出其耐油和耐溶剂差的缺点，而有机氟材料存在耐低温性差和不易加工的缺陷。液体氟娃橡胶(Liquid Fluorosilicone Rubber简称FSR)又称氟化聚娃氧烧。它是聚二甲基硅氧硅中的部分甲基或者单侧的全部甲基被三氟丙基取代的有机硅改性聚合物。该聚合物是以硅氧硅(S1-O-Si )为分子主链，三氟丙基为侧链，此结构赋予材料优异的低温性能和耐溶剂性能，而液体氟硅橡胶是分子量在10万以下的氟化聚硅氧烷，它不仅具有氟硅混炼胶的耐高低温性、耐油、耐溶剂性能，而且最为重要的是还具有液体硅橡胶的加工优异性，这大大的缩短了氟硅橡胶的加工周期，提高加工的效率，并降低了氟硅橡胶的废品率。液体氟硅橡胶目前主要应用在汽车制造和航空工业。除此之外，还可将液体氟硅橡胶的应用进一步扩展到消费性商品和医疗保健方面，从而推动液体氟硅橡胶的发展。新型的液体氟硅弹性体也适用于二次成型的塑料零件，以及具有在燃油系统以及在苛刻的替代燃油中工作的控制膜片所需要的性能。三氟丙基中F原子有较大的吸电子效应，加上C-F键的键长较短，能对C-C键形成较好的屏蔽作用，大大提高橡胶耐油、耐溶剂性能，使其在高温(230°C)下具有耐航空燃油、液压油、石油系列及化学试剂等介质的性能，是一种在_68°C?232°C下耐非极性介质良好的弹性体；F原子的表面能低，三氟丙基的引入极大的降低聚硅氧烷的表面能，从而赋予液体氟硅橡胶优异的疏水性能^原子的电负性小，原子核对其束缚减小，导致极化作用的增强，并且三氟丙基的引入会增加成键原子体积，也会导致极化作用的增强，两者共同作用，导致液体氟硅橡胶的绝缘性优于液体硅橡胶。液体氟硅橡胶之所以具有优异的低温性能，首先是氟化聚硅氧烷主链上的S1-O键，键长较长，对侧基转动的位阻小；S1-0-Si键角145°比在sp3杂化中氧原子的通常键角(109° )大得多，使S1-O键之间容易旋转，从而赋予分子主链的柔顺性，使其具有优异的耐寒性；其次，氟化聚硅氧烷的分子链呈螺旋状构型，分子链的柔韧性比C-C键或S1-C键大，分子链之间的相互作用力弱，这些结构特征使其液体氟硅橡胶柔软且富有弹性，当温度变化时，分子问的作用力改变很小，所以它的各种性能，特别是弹性变化不大，使其具有其他橡胶无法比拟的低温性能；最后，三氟丙基取代甲基的存在，可以破坏聚二甲基硅氧烷分子链的规整性，降低聚合物的结晶温度和结晶程度，进而使液体氟硅橡胶具有比硅橡胶更好的低温性能。液体氟硅橡胶的制备有两种固化方式，一种是缩合型，另一种是加成型；两种固化方式所用的低聚物不同，主要体现在硫化基团的差异。缩合型的硫化基团是羟基(-0H)，而加成型硫化基团是乙烯基(_CH=CH2)。缩合型硫化的液体氟硅橡胶，低聚物羟基氟硅油的合成主要有三种方式:第一种是开环聚合，第二种是高分子量PMFS在高压水蒸汽作用下的降解，第三种是二官能团硅烷的匀缩和杂缩制取。目前开环聚合是采用最多的一种方式。缩合型硫化剂是多官能基团的硅烷醇或者硅氧烷与有机酸金属盐的配合体系，当前使用量较多的有正硅酸乙酯、苯胺甲基三乙氧基硅烷、硅氮烷低聚物作为交联剂，其中正硅酸乙酯、苯胺甲基三乙氧基硅烷不能单独作用必须配合锡类催化剂。此外，缩合型硫化的液体氟硅橡胶可制备成为单组份和双组份，单组份室温硫化的液体氟硅橡胶主要依靠空气中的水分或潮气进行交联固化，具有与一般液体硅橡胶同样的粘接性和使用方便的特点，但是此类液体氟硅橡胶由于固化时释放出一定量的小分子，固化前后的体积收缩率较大，限制了在一些特殊的高温密闭领域使用。而双组份室温硫化液体氟硅橡胶与单组份比较最大的优势在于固化时内外同时进行，固化速度和深度远大于单组份室温硫化的液体氟硅橡胶。加成型硫化的液体氟硅橡胶，低聚物乙烯基氟硅油主要来源于单体D3F阴离子开环聚合，通过控制催化剂用量、反应时间、反应温度、体系水分等条件，制备出达到符合要求的产物。在加成型硫化液体氟硅橡胶中，乙烯基氟硅油为基胶，含氢聚合物为交联剂，配合补强剂，在催化剂、阻聚剂作用下制备出液体氟硅橡胶。加成型与缩合型硫化液体氟硅橡胶相比最大的优势在于固化时无副产物释放，体积收缩率小，可以直接在高温下密闭固化和使用。也可以室温固化、中温固化等多种固化方式。但是前的加成型硫化的液体氟硅橡胶生产方法有如下不足:1)易产生溶液聚合、乳液聚合，不便于溶液、乳液的回收；2)工艺流程繁琐、设备投资大；3)使用的催化剂通常为长效催化剂，需要后续工序脱除；4)加工过程中易出现飞边现象，不利于自动化生产。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种加成型液体氟硅橡胶的的制备方法。本专利技术采用加成型固化法制备液体氟硅橡胶，该材料在加工过程中无飞边、高精度，生产周期短，良好的热撕裂性能、便于脱模，可实现模压、挤出、注压等多种加工方式，也可实现材料的自动化生产。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下: ，包括如下步骤: O基胶的合成:基胶的合成:将原料D3F、ViDjP丽按质量份数60?70份、0.4?0.5份和0.2?0.3份混合于三口烧瓶中，在50°C?70°C减压脱除低沸物，并加入质量份数为0.2-0.4的催化剂，充入氮气作为保护气，使反应温度在60°C?80°C，反应时间40min?60min，制得均聚乙稀基氟娃油即基胶，该基胶中乙稀基含量为0.02mol%?lmol%，三氟丙基含量为20 mol%?50 mol% ;所述的催化剂为碱胶； 2)基胶的补强:将质量份数为100份的基胶和10?70份的补强剂混合，在120°C?140°C真空捏合3h?6h形成混合均匀的混匀料；将该混匀料经三辊机薄通，直至无可见颗粒，得到补强的基胶； 3)将补强的基胶、交联剂、催化剂与阻聚剂按质量份数100份、6?20份、0.1?0.2份和0.02?0.2份混合均匀得到加成型液体氟硅橡胶； 交联剂能够提高与基胶反应的活性位点，增大基胶的分子量，从而提高液体氟硅橡胶的性能；催化剂是引发加成型固化反应发生的引发剂；阻聚剂的作用是抑制催化剂的反应活性，从而延长可操作时间。4)固化成型:将加成型液体氟硅橡胶在硫化机上模压出片，模压温度110°C?130°C，时间3min?8min，得到固态片状的加成型氟娃橡胶。本方法的交联固化的实质是硅氢化反应，即在催化剂的催化作用下，有机氢化二烯聚硅氧烷与乙烯基氟硅油(基胶)之间的交联固化反应，反应原理如下: S1-H + CH2=CH2-R — S1-CH2CH2-R 其中，步骤I)中所述的D3F单体的纯度大于99.5% ;所述的ViD4为工业纯级，ViD 4是引入基胶的硫化基团，其作用为加成型固化反应的发生提够反应活性位点，能够用质量份数为0.4份?0.当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加成型液体氟硅橡胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）基胶的合成：将原料D3F、ViD4和MM 按质量份数60～70份、0.4～0.5份和0.2～0.3份混合于三口烧瓶中，在50℃～70℃减压脱除低沸物，并加入质量份数为0.2~0.4的催化剂，充入氮气作为保护气，使反应温度在60℃～80℃，反应时间40min～60min，制得均聚乙烯基氟硅油即基胶，该基胶中乙烯基含量为0.02mol%～1mol%，三氟丙基含量为20 mol%～50 mol%；所述的催化剂为碱胶；2）基胶的补强：将质量份数为100份的基胶和10～70份的补强剂混合，在120℃～140℃真空捏合3h～6h形成混合均匀的混匀料；将该混匀料经三辊机薄通，直至无可见颗粒，得到补强的基胶；3）加成型液体氟硅橡胶的交联固化：将补强的基胶、交联剂、催化剂与阻聚剂按质量份数100份、6～20份、0.1～0.2份和0.02～0.2份混合均匀得到加成型液体氟硅橡胶；4）固化成型：将加成型液体氟硅橡胶在硫化机上模压出片，模压温度110℃～130℃，时间3min～8min，得到固态片状的加成型氟硅橡胶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宏，李新跃，张先银，陶云峰，阳龑，喻兰英，付晓燕，
申请(专利权)人：四川理工学院，成都拓利化工实业有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51