一种机械纳米密封胶及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种机械纳米密封胶及其制备方法，属于密封胶技术领域。包括以下步骤：S1.水相的制备；S2.多孔纳米碳酸钙中空球的制备；S3.催化剂溶液的制备；S4.带刺状聚多巴胺

【技术实现步骤摘要】
一种机械纳米密封胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及密封胶
，具体涉及一种机械纳米密封胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]硅酮密封胶全称缩合型室温硫化硅橡胶(RTV)，是由α,ω
‑
二羟基聚二甲基硅氧烷作基础聚合物与交联剂、催化剂、填料及其他特性添加剂组成，具有卓越的耐候、耐老化和耐高低温性能，广泛应用于机械、建筑、汽车、电子电器等领域。硅酮胶具有其他有机密封胶无法比拟的优异综合性能，但其较低的力学性能限制了在更加广泛的领域获得应用。
[0003]目前，提高硅酮胶力学性能最有效的方式是填料补强，主要有纳米碳酸钙和气相二氧化硅，纳米碳酸钙和气相二氧化硅均为球状结构，补强原理为粉体表面吸附，即粉体比表面积越大，补强越好，但比表面积过大，会造成体系粘度过大而无法生产或使用。
[0004]另外，硅酮胶虽然具有优异的耐老化、耐高低温等特性，但硅酮胶需要在垂直的立面处理，要求密封胶不拉丝、不流淌、下垂度小，所以必须具有良好的触变性，否则易污染被粘物体表面和浪费胶。触变性是分散性系的黏度和切变随时间变化的一种流变现象。改性纳米碳酸钙，表面经过有机物质的包覆，极大地改善了与有机材料之间的相容性和润湿性，应用于硅酮胶可解决其易流淌、强度低、触变性不好等问题。
[0005]纳米碳酸钙是一类粒径介于20
‑
100nm的功能填料，多用脂肪酸或其盐进行表面改性，广泛应用于室温硫化硅酮密封胶(RTV)制造行业，具有较好的加工性能和力学补强性能，可部分或全部取代价格昂贵的白炭黑补强填料，具有明显的经济效益。
[0006]专利CN201410011196.4公开了一种脱肟型硅酮密封胶专用纳米碳酸钙的制备方法。该方法采用的表面处理剂由硬脂酸钠、棕榈油、玉米油、硅烷类偶联剂复合而成，具有高触变、高粘结性等特征，但该处理剂体系耐紫外性能较差，尤其是硅烷类偶联剂极易水解，在湿热环境下容易引发纳米碳酸钙与密封胶基材脱粘，从而导致力学性能下降。
[0007]专利CN201110408668.6公开了一种硅酮密封胶专用纳米碳酸钙SCC
‑
2的制备方法。该方法也是以蔗糖作为晶型控制剂，采用脂肪酸与椰子油配比的常温活化技术进行表面处理，产品具有较低的吸油值和较高的堆积比重，在聚合物中有较好的分散性。但同样耐紫外和耐水性能较差。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提出一种机械纳米密封胶及其制备方法，制得的机械纳米密封胶为硅酮密封胶，添加了改性二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
‑
碳酸钙复合中空球使得密封胶的触变性能、力学性能、粘性和阻燃性明显提高，同时，添加的纳米纤维状补强剂能进一步增强密封胶的力学性能，具有广阔的应用前景。
[0009]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0010]本专利技术提供一种机械纳米密封胶的制备方法，包括以下步骤：
[0011]S1.水相的制备：向氢氧化钙饱和溶液中加入致孔剂，得到水相；
[0012]S2.多孔纳米碳酸钙中空球的制备：将步骤S1制得的水相加入含有表面活性剂的有机溶剂中，乳化，向得到的乳液中通入二氧化碳气体，重复乳化和通气步骤，离心，干燥，得到多孔纳米碳酸钙中空微球；
[0013]S3.催化剂溶液的制备：将钴盐溶于Tris
‑
HCl缓冲液中，得到催化剂溶液；
[0014]S4.带刺状聚多巴胺
‑
碳酸钙复合中空球的制备：将多巴胺盐酸盐溶于水中，形成均匀的溶液，加入步骤S2制得的多孔纳米碳酸钙中空微球，室温搅拌，离心，洗涤，分散到水中，滴加步骤S3制得的催化剂溶液，加热反应，产物离心，洗涤，干燥，得到带刺状聚多巴胺
‑
碳酸钙复合中空球；
[0015]S5.二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
‑
碳酸钙复合中空球的制备：将步骤S4制得的带刺状聚多巴胺
‑
碳酸钙复合中空球分散到二氧化硅溶胶中，加热反应，离心，洗涤，得到二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
‑
碳酸钙复合中空球；
[0016]S6.改性二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
‑
碳酸钙复合中空球的制备：将步骤S5制得的二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
‑
碳酸钙复合中空球加入乙醇溶液中，加入偶联剂，加热反应，离心，洗涤，干燥，得到改性二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
‑
碳酸钙复合中空球；
[0017]S7.机械纳米密封胶的制备：将α,ω
‑
二羟基聚二甲基硅氧烷、步骤S6制得的改性二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
‑
碳酸钙复合中空球、补强剂混合均匀，脱水，冷却至室温后，加入增塑剂、交联剂、催化剂、偶联剂，在低压强下搅拌，得到机械纳米密封胶。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中所述致孔剂选自聚乙二醇辛基苯基醚和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的至少一种；所述水相中致孔剂含量为1
‑
3wt％。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中所述表面活性剂选自司盘
‑
80、单硬脂酸甘油酯、单烷基醚磷酸酯、十六酸十六酯、辛烯基琥珀酸酯淀粉中的至少一种；所述有机溶剂中表面活性剂含量为3
‑
6wt％；所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯、环己烷、正己烷、环戊烷、石油醚、甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、二氯甲烷、三氯甲烷、氯仿中的至少一种；所述乳化中转速为11000
‑
13000r/min，乳化时间为5
‑
10min；通入二氧化碳的时间为10
‑
15min，通气量为5
‑
10L/min；重复乳化和通气步骤3
‑
7次。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中所述钴盐选自氯化钴、硫酸钴、溴化钴中的至少一种；所述Tris
‑
HCl缓冲液的pH值为8
‑
8.5，所述催化剂溶液中Co
2+
离子浓度为1
‑
2wt％。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，步骤S4中所述多巴胺盐酸盐、多孔纳米碳酸钙中空微球的质量比为(2
‑
3)：10；所述室温搅拌时间为20
‑
25h；所述加热温度为40
‑
50℃，反应时间为10
‑
15h。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，步骤S5中所述二氧化硅溶胶的制备方法为将水、乙醇、盐酸、正硅酸乙酯混合均匀，得到二氧化硅溶胶；所述盐酸浓度为(1
‑
3)mol/L；所述水、乙醇、盐酸、正硅酸乙酯的质量比为(3
‑
5)：(3
‑
7)：(0.1
‑
0.5)：(1
‑
2)；所述加热反应温度为50
‑
70℃，时间为20
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械纳米密封胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.水相的制备：向氢氧化钙饱和溶液中加入致孔剂，得到水相；S2.多孔纳米碳酸钙中空球的制备：将步骤S1制得的水相加入含有表面活性剂的有机溶剂中，乳化，向得到的乳液中通入二氧化碳气体，重复乳化和通气步骤，离心，干燥，得到多孔纳米碳酸钙中空微球；S3.催化剂溶液的制备：将钴盐溶于Tris
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HCl缓冲液中，得到催化剂溶液；S4.带刺状聚多巴胺
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碳酸钙复合中空球的制备：将多巴胺盐酸盐溶于水中，形成均匀的溶液，加入步骤S2制得的多孔纳米碳酸钙中空微球，室温搅拌，离心，洗涤，分散到水中，滴加步骤S3制得的催化剂溶液，加热反应，产物离心，洗涤，干燥，得到带刺状聚多巴胺
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碳酸钙复合中空球；S5.二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
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碳酸钙复合中空球的制备：将步骤S4制得的带刺状聚多巴胺
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碳酸钙复合中空球分散到二氧化硅溶胶中，加热反应，离心，洗涤，得到二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
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碳酸钙复合中空球；S6.改性二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
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碳酸钙复合中空球的制备：将步骤S5制得的二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
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碳酸钙复合中空球加入乙醇溶液中，加入偶联剂，加热反应，离心，洗涤，干燥，得到改性二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
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碳酸钙复合中空球；S7.机械纳米密封胶的制备：将α,ω
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二羟基聚二甲基硅氧烷、步骤S6制得的改性二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
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碳酸钙复合中空球、补强剂混合均匀，脱水，冷却至室温后，加入增塑剂、交联剂、催化剂、偶联剂，在低压强下搅拌，得到机械纳米密封胶。2.根据权利要求1所述机械纳米密封胶的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述致孔剂选自聚乙二醇辛基苯基醚和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的至少一种；所述水相中致孔剂含量为1
‑
3wt％。3.根据权利要求1所述机械纳米密封胶的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述表面活性剂选自司盘
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80、单硬脂酸甘油酯、单烷基醚磷酸酯、十六酸十六酯、辛烯基琥珀酸酯淀粉中的至少一种；所述有机溶剂中表面活性剂含量为3
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6wt％；所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯、环己烷、正己烷、环戊烷、石油醚、甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、二氯甲烷、三氯甲烷、氯仿中的至少一种；所述乳化中转速为11000
‑
13000r/min，乳化时间为5
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10min；通入二氧化碳的时间为10
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15min，通气量为5
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10L/min；重复乳化和通气步骤3
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7次。4.根据权利要求1所述机械纳米密封胶的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述钴盐选自氯化钴、硫酸钴、溴化钴中的至少一种；所述Tris
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HCl缓冲液的pH值为8
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8.5，所述催化剂溶液中Co
2+
离子浓度为1
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2wt％。5.根据权利要求1所述机械纳米密封胶的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述多巴胺盐酸盐、多孔纳米碳酸钙中空微球的质量比为(2
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3)：10；所述室温搅拌时间为20
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25h；所述加热温度为40
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50℃，反应时间为10
‑
15h。6.根据权利要求1所述机械纳米密封胶的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述二氧化硅溶胶的制备方法为将水、乙醇、盐酸、正硅酸乙酯混合均匀，得到二氧化硅溶胶；所述盐酸浓度为(1
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3)mol/L；所述水、乙醇、盐酸、正硅酸乙酯的质量比为(3
‑
5)：(3
‑
7)：(0.1
‑
0.5)：(1
‑
2)；所述加热反应温度为50
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70℃，时间为20
‑
30h。7.根据权利要求1所述机械纳米密封胶的制备方法，其特征在于，步骤S6中所述偶联剂
为复合偶联剂，包括硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂，质量比为(3
‑
7)：2；所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH6902、KH792中的至少一种；所述钛酸酯偶联剂选自KR
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138S、KR
‑
38S、KR
‑
238S、TMC
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201、TMC
‑
102、TMC
‑
101、TMC
‑
311w、TMC
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105、TMC
‑
311、TMC
‑
3、TMC
‑
2、TMC
‑
27、TMC
‑
4中的至少一种；优选地，为KH560和KR
‑
138S的复配混合物，质量比为5:2；所述加热反应温度为60
‑
80℃，时间为3
‑
5h；所述二氧化硅复合带刺状聚多巴胺
...

【专利技术属性】
技术研发人员：文经建，
申请(专利权)人：湖南金箭新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：