一种硅烷封端聚硫橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅烷封端聚硫橡胶及其制备方法。其结构式为：（Ⅰ），其中Ｒ是二价的有机基团，包括（Ⅱ）；Ｒ′是氢或烷基，Ｒ″是代表聚硫橡胶分子链段，Ｘ是可水解的烷氧基，ｎ为１、２或３；其制备方法是：将聚硫橡胶与含有机功能团的硅烷按摩尔比１∶１．５～２．５的比例混合，在２０～１２０℃温度，在高纯惰性气体气氛条件下反应１～１２ｈ。本发明专利技术涉及的硅烷封端聚硫橡胶平均分子量为１２００～１２０００的液态或半固态的深棕色至无色的低聚物或预聚物，生产工艺简单，过程容易控制，重现性好，产品质量稳定，使用方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚硫橡胶，具体涉及可用作密封胶、胶粘剂、涂料等领域的。
技术介绍
聚硫橡胶于1927年在美国研究成功，它的第一个商品牌号为Thiokol A。经过长期的发展，相继开发出三大类型产品，包括液态聚硫橡胶、固态聚硫橡胶和聚硫橡胶乳液，同时也相继开发出五大类型的聚硫橡胶硫化体系，有金属氧化物类、金属过氧化物类、无机氧化剂类、有机过氧化物类、有机氧化剂类。聚硫橡胶较早应用于火箭发动机的固体推进剂粘结，随后应用于飞机相关部件的密封，再在汽车、集装箱、建筑(如中空玻璃制作)等领域获得了广泛应用。尤其是中空玻璃和集装箱市场已成为聚硫橡胶的最大用户。聚硫密封胶主要应用于中空玻璃制作密封和建筑工业构件的粘接密封、建筑接缝、储油结构和钢结构防腐密封等。目前我国聚硫橡胶密封胶市场年需求约在4万吨左右。从聚硫橡胶现有固化剂的固化机理可以看出，以聚硫橡胶为原料制备而成的密封胶，通常在使用前临时将聚硫橡胶主剂和固化剂附剂两个组分按适当比例混合均匀，这给其使用操作带来不便。有些体系固化速度太慢，延缓施工期限。而且聚硫橡胶密封胶对金属、玻璃、塑料等大多数无孔材料的粘接性欠佳。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种既保留聚硫橡胶聚合物的优良特性，又具有使用方便，对金属、玻璃、塑料等大多数无孔性材料表面有良好直接粘结作用的硅烷封端聚硫橡胶。本专利技术的另一目的在于题目所述硅烷封端聚硫橡胶的制备方法。本专利技术的目的通过如下技术方案实现。一种硅烷封端聚硫橡胶，其结构式为R′(3-n)XnSi-R-S～R″～S-R-SiXnR′(3-n)式中R是二价的有机基团，如R＝-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2-， -CH2-CH2-CH2-等；R′是氢或烷基，R″是代表聚硫橡胶分子链段，X是可水解的烷氧基，n是1～3的任一整数。所述硅烷封端聚硫橡胶室温遇空气中的水分能水解形成硅醇基，硅醇基之间可脱水交联、固化，其表干时间约20min～24h，完全固化时间约2小时～7天。所述硅烷封端聚硫橡胶制备时，所用聚硫橡胶的平均分子量为1000～10000的液态或半固态的聚硫橡胶中的一种或两种以上的混合物；所述硅烷封端聚硫橡胶平均分子量为1200～11000的液态或半固态的深棕色至无色的低聚物或预聚物。硅烷封端聚硫橡胶的制备方法所述的硅烷封端聚硫橡胶的制备方法，其特征在于将聚硫橡胶与含有机功能团的硅烷按摩尔比1∶1.5～2.5的比例混合，在20～120℃温度、惰性气氛条件下反应1～12h，制得硅烷封端聚硫橡胶。所述含有机功能团的硅烷为γ-环氧丙氧基丙基烷氧基硅烷类，其分子式如 或者为异氰酸酯基丙基烷氧基硅烷类，其分子式如OCN-R-SiXnR′(3-n)；所述两分子式中的R是二价的有机基团，R′是氢或烷基，X是可水解的烷氧基，n为1、2或3；或者为氯丙(甲)基三甲(乙)氧基硅烷；或者为氯丙(甲)基甲基二甲(乙)氧基硅烷。所述反应温度为20～120℃；所述反应还加入占总反应混合物重量0.05～5％的催化剂，所述催化剂为有机叔胺或有机锡类催化剂。本专利技术是将聚硫橡胶分子链的末端巯基(-SH)转化为至少含有一个可水解的烷氧基硅烷基封端的聚硫橡胶，即硅烷封端的聚硫橡胶，从而改变了聚硫橡胶的固化机理和固化过程。这样，不仅改变了聚硫橡胶应用前的双组分包装形式，而且改变了聚硫橡胶固化物的性能，也进一步扩大了聚硫橡胶的应用领域和应用水平。相对于现有技术，本专利技术具有如下的显著效果1、本专利技术将聚硫橡胶分子链的末端巯基(-SH)转化为至少含有一个可水解的烷氧基硅烷基封端的聚硫橡胶，即硅烷封端聚硫橡胶，从而改变了聚硫橡胶的固化机理和固化过程。因而本专利技术可以将现在双组分聚硫橡胶密封胶改为单组分硫橡胶密封胶，使用方便。2、以硅烷封端聚硫橡胶制备的密封胶的固化速度调节比现有的双组分聚硫橡胶密封胶要容易。3、硅烷封端聚硫橡胶由于硅烷改性，耐热性、疏水性有所提高，特别是对金属、玻璃、塑料等大多数无孔性材料表面的粘结作用显著提高，无需对这些被粘材料进行粘结前的处理，施工方便，应用范围扩大，应用效果增强。具体实施例方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。实施例1将高度脱水的液体聚硫橡胶300.0g(0.1mol，分子量3000)与47.2g(0.2mol)的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入到干燥的反应器中，并搅拌均匀，再加入0.35gDMP-30，继续搅拌，体系发生放热反应，温度迅速上升，如温度不够，再升温至80℃反应3h，然后冷却降温，即得到三甲氧基硅烷封端的聚硫橡胶聚合物。为了避免反应过程中、加料或出料时反应物及产物与空气中的水分发生反应，全过程都处于高纯氮气气氛保护下完成的。得到的三甲氧基硅烷封端的聚硫橡胶聚合物为浅棕色的透明可流动的液体，采用NDJ-1型旋转式黏度计测得其黏度为82000mPa·s；置于空气中表干时间4h。实施例2将高度脱水的液体聚硫橡胶200.0g(0.1mol，分子量2000)与59.0g(0.25mol)的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入到干燥的反应器中，并搅拌均匀，再加入1.5gDMP-30，继续搅拌，此体系发生放热反应，温度迅速上升，观察反应温度变化，然后在室温下反应12h，即得到三甲氧基硅烷封端的聚硫橡胶聚合物。为了避免反应过程中、加料或出料时反应物及产物与空气中的水分发生反应，全过程都处于高纯氮气气氛保护下完成的。得到的三甲氧基硅烷封端的聚硫橡胶聚合物为浅棕色的透明可流动的液体，采用NDJ-1型旋转式黏度计测得其黏度为75000mPa·s；置于空气中表干时间2h。实施例3将高度脱水的液体聚硫橡胶200.0g(0.2mol，分子量为1000)与59.0g(0.30mol)的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入到干燥的反应器中，并搅拌均匀，再加入0.3gDMP-30，继续搅拌，此体系发生放热反应，温度迅速上升，如温度不够，再升温至80℃反应3h，即得到三甲氧基硅烷封端的聚硫橡胶聚合物。为了避免反应过程中、加料或出料时反应物及产物与空气中的水分发生反应，全过程都处于高纯氮气气氛保护下完成的。得到的三甲氧基硅烷封端的聚硫橡胶聚合物为浅棕色的透明可流动的液体，采用NDJ-1型旋转式黏度计测得其黏度为68000mPa·s；置于空气中表干时间5h。实施例4将高度脱水的液体聚硫橡胶750.0g(0.1mol，分子量为7500)与70.8g(0.25mol)的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入到干燥的反应器中，并搅拌均匀，再加入1.5gDMP-30，继续搅拌，此体系发生放热反应，温度迅速上升，观察反应温度变化，然后控温至40℃反应6h，即得到三甲氧基硅烷封端的聚硫橡胶聚合物。为了避免反应过程中、加料或出料时反应物及产物与空气中的水分发生反应，全过程都处于高纯氮气气氛保护下完成的。得到的三甲氧基硅烷封端的聚硫橡胶聚合物为浅棕色的透明可流动的液体，采用NDJ-1型旋转式黏度计测得其黏度为98000mPa·s；置于空气中表干时间4h。实施例5将高度脱水的液体聚硫橡胶750.0g(0.1mol，分子量为7500)与55.0g(0.25mol)的γ-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅烷封端聚硫橡胶，其特征在于：结构式为：Ｒ′↓［（３－ｎ）］Ｘ↓［ｎ］Ｓｉ－Ｒ－Ｓ～Ｒ″～Ｓ－Ｒ－ＳｉＸ↓［ｎ］Ｒ′↓［（３－ｎ）］式中Ｒ是二价的有机基团，包括Ｒ＝－ＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－Ｏ－ＣＨ↓［ ２］－ＣＨ（ＯＨ）－ＣＨ↓［２］、－ＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－ＮＨ－＊－和－ＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－；Ｒ′是氢或烷基，Ｒ″是代表聚硫橡胶分子链段，Ｘ是可水解的烷氧基，ｎ为１、２或３。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马文石，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]