CN1261503C - 一种硅橡胶组合物及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
一种硅橡胶组合物由硅生胶、交联剂、催化剂、填料以及γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷组成。通过将上述组分在室温(25～40℃)共混制备。该组合物可以用于与金属的粘接。在与金属粘接时，以γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷溶液涂覆金属表面进行预处理，再将上述硅橡胶组合物涂覆于金属表面。γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷在金属表面上能生成螯合物，能使硅橡胶与难粘金属的粘合强度大大提高，破坏形式由粘附破坏变成内聚破坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅橡胶组合物及其制备方法和用途。该组合物由硅生胶、交联剂、催化剂、填料以及γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷组成。该组合物的制备是将上述组分在室温(25～40℃)共混制备。该组合物可以用于与金属的粘接。
背景技术
硅橡胶具有耐高低温，耐气候老化及优良的电气性能，是重要的粘接密封材料。在现代工业中硅橡胶广泛地应用于建筑、运输工具和电子器件中。但是由于硅橡胶表面能低，它与金属表面，尤其是不锈钢、黄铜等难粘金属的粘接强度也很低，影响了许多粘接密封部件的使用寿命。因此改善硅橡胶，尤其是室温硫化硅橡胶与金属的粘接强度有重要的实际意义。
采用硅烷偶联剂提高无机表面与有机高分子粘接强度的技术是已知的。硅烷偶联剂的主要研究者E.P.Plueddemann在专著《Silane Coupling Agents》(Plenum，1991，New York)中对硅烷偶联剂作了系统介绍。通常使用的硅烷偶联剂分子中含有能与各种树脂结合的氨基、环氧基、乙烯基、丙烯酸酯基、硫醇基、过氧化物基等；在硅烷分子中的烷氧基水解后与无机表面的羟基缩合形成氧桥键。因此用硅烷偶联剂改善高分子与无机表面的粘合通常是很成功的。但是由于Si-O-M(M代表金属原子)键不耐水解，已知的硅烷偶联剂对改善硅橡胶与难粘金属之间的粘接并不理想。
发明内容
本发明的硅橡胶组合物由硅生胶、交联剂、催化剂、填料以及γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷组成。其典型配方如下：
| 硅生胶交联剂催化剂填料γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷 | 100重量份2-10重量份0.2-2重量份3-100重量份1-5重量份 |
上述的硅生胶采用市售的硅生胶，如107硅橡胶、108硅橡胶等。交联剂可采用正硅酸乙酯、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲乙酮(wu)基硅烷，甲基聚硅氮烷等。催化剂可采用二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡等。填料可采用白碳黑、碳酸钙、二氧化钛、氧化锌、氧化铁等。
上述γ-(3-乙酰丙酮基)丙基的烷氧基硅烷的结构式如式(1)所示。其中R为含1-5个碳原子的烷基。
该硅烷作为偶联剂，解决了室温硫化硅橡胶与难粘金属粘接的难题。实验表明乙酰丙酮基能在金属表面形成螫合物(式2)，因此采用含这种基团的偶联剂能有效地改善硅橡胶与金属的粘接强度。并使破坏形式由粘附破坏转变成内聚破坏。
按照本发明的方法，将γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷或它的水解物1-5％的乙醇溶液涂覆于金属表面上并晾干，在金属表面进行预处理。该硅橡胶组合物是将硅生胶100重量份，交联剂2～10重量份，催化剂0.2～2重量份，填料3～100重量份，γ-(3-乙酰丙酮基)丙基烷氧基硅烷1～5重量份在25～40℃共混制得。然后将该硅橡胶组合物涂覆于处理好的金属表面进行粘接。
本发明的方法适用于钢铁、铝合金等常用的金属材料与硅橡胶的粘接，也适用于不锈钢、黄铜等难粘金属与硅橡胶的粘接。
采用本发明的方法能有效地改善硅橡胶与金属的粘接强度，并使破坏形式由粘附破坏转变成内聚破坏。经ASTM D1002-99标准测定剪切强度，硅橡胶与金属粘接的剪切强度可达2.46～2.95MPa。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明的特点。
实施例1
按照下面的比例配制硅橡胶：
| 107硅生胶(北京化工厂)正硅酸乙酯(北京新中化工厂)二丁基二月桂酸锡(北京化工厂)2号白碳黑(沈阳化工厂)钛白粉(北京化工厂)γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三甲氧基硅烷(自制) | 100重量份3重量份0.4重量份10重量份40重量份1重量份 |
以浓度为1％γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液涂覆于304#不锈钢表面上并晾干。在室温下放置24h后以上述硅橡胶粘接不锈钢试片。在室温下放置7天以使硅橡胶固化完全。剪切强度测试结果如下：
| 剪切强度 | 破坏方式 |
| 2.95MPa | 内聚破坏 |
对照例1
按照下面的比例配制硅橡胶：
| 107硅生胶(北京化工厂)正硅酸乙酯(北京新中化工厂)二丁基二月桂酸锡(北京化工厂)2号白碳黑(沈阳化工厂)钛白粉(北京化工厂)γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三甲氧基硅烷(自制) | 100重量份3重量份0.4重量份10重量份40重量份0重量份 |
以上述硅橡胶粘接不锈钢试片。在室温下放置7天以使硅橡胶固化完全。剪切强度测试结果如下：
| 剪切强度 | 破坏方式 |
| ＜0.5MPa | 粘附破坏 |
实施例2
按照下面配方配制硅橡胶：
| 107硅生胶(北京化工厂)正硅酸乙酯(北京新中化工厂)二丁基二月桂酸锡(北京化工厂)2号白碳黑(沈阳化工厂)钛白粉(北京化工厂)γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三甲氧基硅烷(自制) | 100重量份3重量份0.4重量份10重量份40重量份1-5重量份 |
以上述硅橡胶粘接黄铜试片。在室温下放置24h，并在100℃处理6h。剪切强度测试结果如下：
| γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三甲氧基硅烷含量(重量分) | 0 | 1 | 3 | 5 |
| 剪切强度(MPa)破坏形式 | ＜0.5粘附破坏 | 2.46内聚破坏 | 2.79内聚破坏 | 2.83内聚破坏 |
Claims (9)
1.一种硅橡胶组合物，其特征在于所述的硅橡胶组合物的组分含量如下：
硅生胶 100重量份
交联剂 2-10重量份
催化剂 0.2-2重量份
填料 3-100重量份
γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷 1-5重量份
2.按照权利要求1所述的硅橡胶组合物，其特征在于所述的硅生胶是107硅生胶。
3.按照权利要求1所述的硅橡胶组合物，其特征在于所述的交联剂是正硅酸乙酯。
4.按照权利要求1所述的硅橡胶组合物，其特征在于所述的催化剂是二丁基二月桂酸锡。
5.按照权利要求1所述的硅橡胶组合物，其特征在于所述的填料是白碳黑和钛白粉。
6.按照权利要求1所述的硅橡胶组合物，其特征在于所述的γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷是γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三甲氧基硅烷。
7.按照权利要求1所述的硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于将硅生胶100重量份，交联剂2～10重量份，催化剂0.2～2重量份，填料3～100重量份，γ-(3-乙酰丙酮基)丙基烷氧基硅烷1～5重量份在25～40℃共混制得。
8.按照权利要求1所述的硅橡胶组合物的用途，其特征在于改善硅橡胶与金属材料的粘接。
9.按照权利要求8所述的金属材料，其特征在于所述的金属材料是不锈钢和黄铜。
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