【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氟硅生胶，特别涉及一种异氰酸酯基改性氟硅生胶及其制备方法。
技术介绍
1、硅生胶是未经过硫化的聚硅氧烷，主要是以硅-氧键为主链的高分子弹性体。自20世纪40年代以来，硅生胶因其独特的物理化学性质，如出色的耐高低温性能、良好的电气绝缘性、生理惰性以及优异的耐氧化和耐候性，在众多领域得到了广泛应用。硅生胶的分子结构使其能够在极端温度条件下保持弹性，同时在电场中具有良好的绝缘性能。此外，硅生胶的生物相容性使其在医疗领域，如人工器官、导管和牙科植入物等方面具有独特的应用价值。但硅生胶本身耐油性和耐溶剂性较差，因此其使用受到了一定的限制。
2、氟硅生胶，作为硅生胶的一种特殊类型，结合了硅橡胶和氟橡胶的优点。其主要是在硅生胶的分子链中引入氟原子，不仅增强了材料的耐油性、耐溶剂性和化学稳定性，还保留了硅生胶原有的耐高低温性能和电气绝缘性。氟硅生胶的耐油性使其特别适用于航空、汽车等工业领域，能够抵抗燃料油、润滑油等油品的侵蚀，例如cn107141480b公开了“一种高抗溶胀性氟硅生胶及其制备方法”，通过复配四种硅氧烷类化合物制得，该方法制得的氟硅生胶交联密度高，耐油性好，但氟硅生胶在使用时多通过添加助剂再经过高温密炼机混炼制成成品橡胶，成品橡胶的抗撕裂性能和拉伸性能较差，若引入过多的助剂则还会影响橡胶本身的性能。
3、因此开发一种混炼后能够提升橡胶的抗撕裂性能、拉伸性能，且硫化时间短，交联密度高的氟硅生胶迫在眉睫。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、本专利技术一方面提供了一种异氰酸酯基改性氟硅生胶，所述异氰酸酯基改性氟硅生胶的结构为：
4、
5、其中，(a+b):c＝20:1，a不小于1200，b不小于2800，b>a，且a，b和c均为整数。
6、本申请自制的异氰酸酯基改性氟硅生胶一方面采用异氰酸酯基团封端，提供了氢键受体和氢键供体，能够提升氟硅生胶硫化后的抗拉伸性能和抗撕裂性能；另一方面该异氰酸酯基改性氟硅生胶结构中含有大量的氟元素，能够提高氟硅生胶的耐油性能、耐溶剂性和化学稳定性能；再一方面通过对氟硅生胶侧链进行改性，提高了线性聚硅氧分子结构规整度，提高了氟硅生胶的耐低温性能。
7、在一些实施方式中，所述异氰酸酯基改性氟硅生胶的数均分子量为42～60万。
8、申请人通过调控异氰酸酯基改性氟硅生胶的数均分子量，能够防止其粘度过大，在硫化混炼过程中助剂分散不均匀，导致混炼效果差，同时能够提高硫化剂在氟硅生胶中的分散性，提高了与异氰酸酯基团之间的交联度，进一步提高氟硅生胶硫化后的拉伸性能和抗撕裂性能。
9、本专利技术另一方面提供了一种异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备方法，包括如下步骤：
10、s1、将六甲基环三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷和甲基二氯硅烷混合，在80～90℃下脱水2～3h，再充入惰性气体，在第一催化剂的条件下控温至70～80℃，搅拌2～3h得到氟硅聚合物；
11、s2、将步骤s1中的氟硅聚合物与去离子水混合，加入表面活性剂和第一催化剂，升温至45～55℃，搅拌1～1.5h，得到羟基封端的氟硅聚合物；
12、s3、将步骤s2中的羟基封端的氟硅聚合物升温至80～90℃下脱水2～3h备用，再将邻苯二甲基二异氰酸酯混合溶于第一溶剂中，向其中缓慢加入脱水后的羟基封端的氟硅聚合物，升温至90～100℃，搅拌1～2h，得到异氰酸酯基封端的氟硅聚合物；
13、s4、将步骤s3中的异氰酸酯基封端的氟硅聚合物与第二溶剂混合充入惰性气体，在第二催化剂条件下升温至40～60℃，加入3-异氰酸基丙-1-炔，搅拌20～24h，得到异氰酸酯基改性氟硅生胶前驱体；
14、s5、将步骤s4中的异氰酸酯基改性氟硅生胶前驱体至于130～160℃下烘干得到异氰酸酯基改性氟硅生胶。
15、在一些实施方式中，所述第一催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钾和碳酸氢钠中的一种或多种。
16、在一些实施方式中，所述第二催化剂为顺-二氯双(吡啶基)铂、(1,5-环辛二烯)二碘铂(ii)、三甲基碘化铂、二氧化铂、四(三苯基膦)铂、四己内酰胺二铑、辛酸铑、三苯基膦乙酰丙酮羰基铑(i)、四三苯基膦钯、1,1-双(二苯基膦)二荗铁二氯化钯和双三苯基磷二氯化钯中的一种或多种。
17、在一些实施方式中，s1步骤中所述六甲基环三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷和甲基二氯硅烷的摩尔比为(1.5～2.5):(1～2):(0.18～0.28)。
18、优选的，s1步骤中所述六甲基环三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷和甲基二氯硅烷的摩尔比为2:1.5:0.23。
19、申请人通过调控六甲基环三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷和甲基二氯硅烷的摩尔比能够防止六甲基环三硅氧烷聚合后导致体系粘度增加阻碍其他原料进一步开环聚合反应，进一步防止小分子化合物发生回咬等副反应，此外调控六甲基环三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷和甲基二氯硅烷的摩尔比还能够提高1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷的开环聚合活性，当聚合发生时由于氟元素的存在会使体系粘度增长的缓慢，从而提升了氟硅生胶的聚合效率，进而减少了副反应的发生，使得到的氟硅生胶各链段的聚合度更贴近预期，缩小分子量分布。
20、在一些实施方式中，所述表面活性剂为吐温-20、吐温-40、吐温-60和吐温-80中的一种或多种；所述表面活性剂的质量为去离子水质量的0.3～0.5倍。
21、优选的，所述表面活性剂为吐温-80；所述表面活性剂的质量为去离子水质量的0.4倍。
22、本申请通过调控表面活性剂与去离子水的质量配比，能够使水在氟硅聚合物中的分散性更好，提羟基封端的效率。
23、在一些实施方式中，s2步骤中所述去离子水的质量为氟硅聚合物质量的0.04～0.08倍。
24、优选的，s2步骤中所述去离子水的质量为氟硅聚合物质量的0.06倍。
25、本申请通过调控去离子水与氟硅聚合物质量配比，能够利用水分子对氟硅聚合物进行羟基封端处理，同时能够防止水的存在使后续脱水步骤难度增加而导致水残留与邻苯二甲基二异氰酸酯反应，从而降低了异氰酸酯基封端产物的收率。
26、在一些实施方式中，s3步骤中所述邻苯二甲基二异氰酸酯的质量为羟基封端的氟硅聚合物质量的0.0本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种异氰酸酯基改性氟硅生胶，其特征在于，所述异氰酸酯基改性氟硅生胶的结构为：
2.根据权利要求1所述的异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯基改性氟硅生胶的数均分子量为42～60万。
3.一种根据权利要求1或2所述的异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备方法，其特征在于，所述第一催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钾和碳酸氢钠中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的一种异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备方法，其特征在于，S1步骤中所述六甲基环三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷和甲基二氯硅烷的摩尔比为(1.5～2.5):(1～2):(0.18～0.28)。
6.根据权利要求3所述的一种异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备方法，其特征在于，S2步骤中所述去离子水的质量为氟硅聚合物质量的0.04～0.08倍。
7.根据权利要求3所述的一种异氰酸酯基改性氟硅生
8.根据权利要求3所述的一种异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备方法，其特征在于，S4步骤中所述3-异氰酸基丙-1-炔与甲基二氯硅烷的摩尔比为(1.3～1.5):1。
9.根据权利要求3所述的一种异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备方法，其特征在于，S1步骤中所述第一催化剂的质量为六甲基环三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷和甲基二氯硅烷总质量的0.05～0.1％。
10.根据权利要求3所述的一种异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备方法，其特征在于，所述第二催化剂的质量为异氰酸酯基封端的氟硅聚合物质量的0.1～0.2％。
...【技术特征摘要】
1.一种异氰酸酯基改性氟硅生胶，其特征在于，所述异氰酸酯基改性氟硅生胶的结构为：
2.根据权利要求1所述的异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯基改性氟硅生胶的数均分子量为42～60万。
3.一种根据权利要求1或2所述的异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备方法，其特征在于，所述第一催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钾和碳酸氢钠中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的一种异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备方法，其特征在于，s1步骤中所述六甲基环三硅氧烷、1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷和甲基二氯硅烷的摩尔比为(1.5～2.5):(1～2):(0.18～0.28)。
6.根据权利要求3所述的一种异氰酸酯基改性氟硅生胶的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴学臣，霍伟震，李祥成，
申请(专利权)人：温州合丰胶业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。