一种硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶及其制备方法。本发明专利技术采用有机硅氧烷的嵌段共聚物作为增容剂，用以提高硅橡胶与聚氨酯的相容性；同时通过新的动态硫化工艺设计，将聚氨酯与铂催化剂部分隔离，降低聚氨酯对铂催化剂的影响，提高材料性能。本发明专利技术提供的硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶具有优异的力学性能、弹性，且挤出面光滑。

【技术实现步骤摘要】
一种硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶及其制备方法和应用。
技术介绍
热塑性硫化胶是一种特殊的热塑性弹性体，通过动态硫化技术使得大量的橡胶颗粒(50～80wt％)和少量(20～50wt％)的塑料相在熔融共混时发生相反转，最终大量的橡胶相破碎成微米颗粒并均匀地分散于少量的塑料相中，形成特殊的海-岛结构。动态硫化制备的TPV既保持了热塑性塑料良好的加工性和可重复回收加工性，又在使用中兼具高交联度橡胶的弹性和机械性能，因此作为一种“绿色”弹性体材料现广泛应用于汽车、建筑以及电线电缆等领域。硅橡胶分子主链由硅原子和氧原子交替组成，无毒无味，并具有良好的耐高低温性(300℃和-90℃时仍不失原有的强度和弹性)、电绝缘性、耐光老化性、耐氧老化性、防霉性和化学稳定性，因而被广泛应用。热塑性聚氨酯(TPU)是由异氰酸酯、聚醚(或聚酯)大分子多元醇、小分子多元醇等含活泼氢化合物缩聚合成的，可在很宽范围调控力学性能。将硅橡胶和热塑性聚氨酯共混并动态硫化可以获得综合两者优良性能的共混材料。但是，由于硅橡胶(SiR)是非极性材料，聚氨酯是极性材料，二者的相容性差，因此，在制备SiR/TPU热塑性硫化橡胶(TPV)时，容易导致SiR不易分散破碎，相态不够精细，性能较差。美国专利US6759487A公开了一种制备聚氨酯/硅橡胶热塑性弹性体的方法，选择了硅氢加成体系作为硫化体系，将TPU、硅橡胶、增强填料熔融共混，但是未考虑TPU会导致铂催化剂中毒的问题；中国专利CN102153853A公开了一种硅橡胶/聚氨酯热塑性弹性体的制备方法，将TPU、硅橡胶、相容剂、交联剂(含氢硅油)熔融共混后，加入铂催化剂进行动态硫化，但是铂催化剂活性较高，室温下即可使硅橡胶迅速交联，难以均匀分散在TPU基体中；中国专利CN104650591A公开了一种聚氨酯橡胶/硅橡胶混炼胶的制备方法，将白炭黑加入甲基乙烯基硅橡胶生胶中，混炼后与TPU共混炼，但是该混炼胶未加入增容剂，因此仍然存在相容性差的问题且无法重复加工。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶，采用自制的有机硅氧烷为主要组成的多嵌段共聚物作为增容剂，提高SiR与TPU的相容性；同时通过预分散动态硫化工艺设计，制备过程中将交联剂与铂催化剂预先隔离分散，解决早期交联产生凝胶，提高材料性能。本专利技术的目的之一在于提供一种硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶，包含硅橡胶、聚氨酯、增容剂、含氢硅油、抑制剂，其中，所述的增容剂为有机硅氧烷的嵌段共聚物。上述硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶中，以所述硅橡胶为100重量份来计，所述聚氨酯的用量为5～200份，所述增容剂的用量为1～30份，所述含氢硅油的用量为1～10份，所述抑制剂的用量为0.1～2份，优选地，所述聚氨酯的用量为10～150份，所述增容剂的用量为1～20份，所述含氢硅油的用量为1～8份，所述抑制剂的用量为0.1～1份。其中，所述的硅橡胶选自乙烯基硅橡胶、氟硅橡胶中的至少一种，优选选自甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶、氟硅橡胶中的至少一种；所述的聚氨酯选自热塑性聚氨酯，优选选自热塑性聚酯型聚氨酯、热塑性聚醚型聚氨酯中的至少一种；所述的增容剂以包含有聚硅氧烷类化合物和双端羟基的聚合物和/或双端氨基的聚合物的链段为软段、以二异氰酸酯类化合物和包含有小分子二元醇和/或小分子二元胺的链段为硬段；软段与硬段比例为1：(0.02～0.6)，优选为1：(0.03～0.5)；所述的增容剂中硅氧烷含量为15～40％，数均分子量为1×104～3×104，优选地，硅氧烷含量为20～30％，数均分子量为1×104～2.5×104；所述的含氢硅油中活泼氢的含量为0.5～1.0wt％，优选为0.7～0.8wt％；所述的抑制剂选自炔醇类抑制剂、偶氮类抑制剂、重金属离子化合物中的至少一种，优选选自炔醇类抑制剂。上述硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶中还含有抗氧剂、铂催化剂中的至少一种，以所述的硅橡胶为100重量份来计，所述的抗氧剂用量为0.1～5份，所述的铂催化剂用量为0.1～10份，优选地，所述的抗氧剂用量为0.5～2份，所述的铂催化剂用量为0.5～4份；所述的抗氧剂可以采用本领域常用的抗氧剂，选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代丙酸酯类抗氧剂中的至少一种，优选选自受阻酚类抗氧剂，例如抗氧剂1010；所述的铂催化剂中铂的含量为1000～3000ppm，优选为1000～2000ppm；所述的铂催化剂可以选自本领域通常采用的液态铂催化剂(如液态的铂配合物)，优选选自氯铂酸的异丙醇配合物、四氢呋喃配位的铂催化剂、甲基乙烯基硅氧烷配位的铂催化剂中的至少一种。本专利技术提供的硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶中加入增容剂的目的是进一步提高硅橡胶和热塑性聚氨酯的相容性，进一步提高材料的性能；加入抗氧剂的目的是降低热塑性树脂在高温下的降解反应，提高材料性能；加入铂催化剂的目的是催化含氢硅油中的活泼氢(H)与硅橡胶中的乙烯基发生加成反应而产生交联。本专利技术的另一目的在于提供一种上述硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶的制备方法，包括将包含有所述的硅橡胶、聚氨酯、增容剂、含氢硅油、抑制剂在内的组分混合后即得所述的硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶，具体包括以下步骤：步骤(1)预混物A的制备：将硅橡胶、聚氨酯、增容剂进行熔融共混，将含氢硅油加入其中，预混均匀；步骤(2)预混物B的制备：将硅橡胶、聚氨酯、增容剂进行熔融共混，将抑制剂加入其中，预混均匀；步骤(3)动态硫化：将预混物A和预混物B动态硫化后，得到所述的硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶。其中，以所述的硅橡胶总量为100重量份来计，步骤(1)中所述的硅橡胶用量为40～80份，所述聚氨酯的用量为5～200份，所述增容剂的用量为1～30份，所述含氢硅油的用量为1～20份，优选地，所述的硅橡胶用量为50～70份，所述聚氨酯的用量为10～150份，所述增容剂的用量为1～20份，所述含氢硅油的用量为1～8份；以所述的硅橡胶总量为100重量份来计，步骤(2)中所述的硅橡胶用量为20～60份，所述聚氨酯的用量为5～200份，所述增容剂的用量为1～30份，所述抑制剂用量为0.1～2份，优选地，所述的硅橡胶用量为30～50份，所述聚氨酯的用量为10～150份，所述增容剂的用量为1～20份，所述抑制剂用量为0.1～1份；所述步骤(1)和步骤(2)中的熔融共混条件为180～200℃、5～10min；所述步骤(1)和步骤(2)中的预混混合条件为20～40℃、5～10min；所述步骤(1)中熔融共混中还加入抗氧剂，以所述的硅橡胶总量为100重量份来计，所述的抗氧剂用量为0.1～5份，优选为0.3～2份；所述步骤(2)中熔融共混中还加入抗氧剂，以所述的硅橡胶总量为100重量份来计，所述的抗氧剂用量为0.1～5份，优选为0.3～2份；步骤(2)预混中还加入铂催化剂，以所述的硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶，包含硅橡胶、聚氨酯、增容剂、含氢硅油、抑制剂，其中，所述的增容剂为有机硅氧烷的嵌段共聚物。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶，包含硅橡胶、聚氨酯、增容剂、含氢硅油、抑制剂，其中，所述的增容剂为有机硅氧烷的嵌段共聚物。


2.根据权利要求1所述的硫化胶，其特征在于，
以所述硅橡胶为100重量份来计，所述聚氨酯的用量为5～200份，所述增容剂的用量为1～30份，所述含氢硅油的用量为1～10份，所述抑制剂的用量为0.1～2份，优选地，所述聚氨酯的用量为10～150份，所述增容剂的用量为1～20份，所述含氢硅油的用量为1～8份，所述抑制剂的用量为0.1～1份；和/或，
所述的硅橡胶选自乙烯基硅橡胶、氟硅橡胶中的至少一种，优选选自甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶、氟硅橡胶中的至少一种；和/或，
所述的聚氨酯选自热塑性聚氨酯，优选选自热塑性聚酯型聚氨酯、热塑性聚醚型聚氨酯中的至少一种；和/或，
所述的增容剂以包含有聚硅氧烷类化合物和双端羟基的聚合物和/或双端氨基的聚合物的链段为软段、以二异氰酸酯类化合物和包含有小分子二元醇和/或小分子二元胺的链段为硬段；和/或，
所述的含氢硅油中活泼氢的含量为0.5～1.0wt％，优选为0.7～0.8wt％；和/或，
所述的抑制剂选自炔醇类抑制剂、偶氮类抑制剂、重金属离子化合物中的至少一种，优选选自炔醇类抑制剂；和/或，
所述的硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶中还含有抗氧剂、铂催化剂中的至少一种。


3.根据权利要求2所述的硫化胶，其特征在于，
所述的增容剂中软段与硬段比例为1：(0.02～0.6)，优选为1：(0.03～0.5)；和/或，
所述的增容剂中硅氧烷含量为10～40％，数均分子量为1×104～3×104，优选地，硅氧烷含量为20～30％，数均分子量为1×104～2.5×104；和/或，
所述的硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶中，以所述的硅橡胶为100重量份来计，所述的抗氧剂用量为0.1～5份，所述的铂催化剂用量为0.1～10份；优选地，所述的抗氧剂用量为0.5～2份，所述的铂催化剂用量为0.5～4份；和/或，
所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代丙酸酯类抗氧剂中的至少一种，优选选自受阻酚类抗氧剂；和/或，
所述的铂催化剂中铂的含量为1000～3000ppm，优选为1000～2000ppm；和/或，
所述的铂催化剂选自液态铂催化剂，优选选自氯铂酸的异丙醇配合物、四氢呋喃配位的铂催化剂、甲基乙烯基硅氧烷配位的铂催化剂中的至少一种。


4.根据权利要求1～3之任一项所述的硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶的制备方法，包括将包含有所述的硅橡胶、聚氨酯、增容剂、含氢硅油、抑制剂在内的组分混合后即得所述的硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶，具体包括以下步骤：
步骤(1)预混物A的制备：将所述的硅橡胶、聚氨酯、增容剂进行熔融共混，将含氢硅油加入其中，预混均匀；
步骤(2)预混物B的制备：将所述的硅橡胶、聚氨酯、增容剂进行熔融共混，将抑制剂加入其中，预混均匀；
步骤(3)动态硫化：将预混物A和预混物B动态硫化后，得到所述的硅橡胶/聚氨酯热塑性硫化胶。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
以所述的硅橡胶总量为100重量份来计，步骤(1)中所述的硅橡胶用量为40～80份，所述聚氨酯的用量为5～200份，所述增容剂的用量为1～30份，所述含氢硅油的用量为1～20份，优选地，所述的硅橡胶用量为50～70份，所述聚氨酯的用量为10～150份，所述增容剂的用量为1～20份，所述含氢硅油的用量为1～8份；和/或，
以所述的硅橡胶总量为100重量份来计，步骤(2)中所述的硅橡胶用量为20～60份，所述聚氨酯的用量为5～200份，所述增容剂的用量为1～30份，所述抑制剂用量为0.1～2份，优选地，所述的硅橡胶用量为30～50份，所述聚氨酯的用量为10～150份，所述增...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁南英，郝倩，田明，张立群，于冰，赵勇，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11