一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂及其制备方法，属于有机化工技术领域。

背景技术

目前，随着时代的发展，社会的进步，工业产品的制造效率也在逐步提升，有机硅胶粘剂由于其优异的耐候性、环境友好、耐高低温等性能，得到了越来越广泛的应用。单组分有机硅胶粘剂由于其由表及里固化的特性，完全固化所需的时间较长，在很多场合限制了其应用；而双组份有机硅胶粘剂由于其整体共同固化的特性，应用范围越来越广。

空心玻璃微珠也叫玻璃微泡，主要成分为硼硅酸盐，具有比重轻、亲油性好、吸油率低、流动性好和隔热绝缘性好等特性，被誉为21世纪的"空间时代材料"，在多领域获得广泛应用。

双组分缩合型室温硫化有机硅胶粘剂具有固化快的优点，可以提高生产效率，然而目前市场上常见的双组份有机硅胶粘剂还不能满足生产的需求。现在市场上的双组分有机硅胶粘剂，常见的有防水胶、灌封胶、密封胶等。虽然这几种室温硫化有机硅胶粘剂不需要加热在室温下即可实现硫化交联，但是均具有粘结强度较低，不耐高温的缺点，导致其应用受到了一定的限制。因此，急需进一步研发出一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂，包括甲组份和乙组分；

按重量份计，所述甲组分包括：α，ω-二羟基聚硅氧烷80～120份、空心玻璃微珠6～11份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅5～10份、改性炭黑1～5份；

按重量份计，所述乙组分包括：二月桂酸二丁基锡0.1～1份、三甲基丁酮肟基硅烷1～10份、乙烯基三丁酮肟基硅烷1～10份。

根据本发明优选的，按重量份计，所述甲组分包括：α，ω-二羟基聚硅氧烷90～110份、空心玻璃微珠9～10份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅8～9份、改性炭黑2～3份；

按重量份计，所述乙组分包括：二月桂酸二丁基锡0.2～0.8份、三甲基丁酮肟基硅烷2～8份、乙烯基三丁酮肟基硅烷2～8份。

根据本发明优选的，按重量份计，所述甲组分包括：α，ω-二羟基聚硅氧烷100份、空心玻璃微珠10份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅8份、改性炭黑2份；

按重量份计，所述乙组分包括：二月桂酸二丁基锡0.5份、三甲基丁酮肟基硅烷5份、乙烯基三丁酮肟基硅烷5份。

根据本发明优选的，所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅按照如下方法制备：

a、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂和乙醇按3:7的质量比混合均匀，得到改性溶液；

b、将纳米二氧化硅浸入改性溶液中，搅拌1h，倒出改性溶液，将纳米二氧化硅置于干燥箱内，待纳米二氧化硅表面液体挥发后，得到γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅。

根据本发明优选的，所述改性炭黑处理按照如下方法制备：将500g炭黑装入反应器，通入臭氧，臭氧浓度为25mg/L，搅拌2h，制备得到改性炭黑。

上述高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂的制备方法，包括步骤如下：

将甲组份和乙组分按照(10～15)：1的质量比混合，在0.04～0.1Mpa，100～150℃下搅拌30～50min，得到高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂。

根据本发明优选的，所述甲组份和乙组分的质量比为12:1。

根据本发明优选的，所述搅拌在双行星搅拌器中进行，搅拌条件为0.08Mpa，130℃；所述搅拌速度为100～600rpm。

本发明的高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂在使用时预硫化时间为2h，完全固化时间为7d。

本发明有益效果如下：

1、本发明提供的高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂通过将γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅和改性炭黑复配，大幅度提高了有机硅胶粘剂的粘结强度，使其粘结强度从0.7Mpa提升到1.2Mpa。同时改性炭黑使有机硅胶粘剂的触变应性能也得到较大改善，扩大了其应用范围。

2、本发明提供的高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂添加了空心玻璃微珠，并将空心玻璃微珠的质量限定为α，ω-二羟基聚硅氧烷质量的5～14％，可以有效降低有机硅胶粘剂的导热系数，使其导热系数从0.35W/m·k降低至0.17W/m·k，提高了有机硅胶粘剂的耐高温能力，在高温环境下依然保持高粘结强度。同时使用空心玻璃微珠降低了填料使用份数，使有机硅胶粘剂成本进一步降低。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明未详尽描述的原料、化合物、方法和装置均为现有技术，不再赘述。

实施例中所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅按照如下方法制备：

a、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂和乙醇按3:7的质量比混合均匀，得到改性溶液；

b、将纳米二氧化硅浸入改性溶液中，搅拌1h，倒出改性溶液，将纳米二氧化硅置于干燥箱内，待纳米二氧化硅表面液体挥发后，得到γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅。

所述改性炭黑按照如下方法制备：

将500g炭黑装入反应器，通入臭氧，臭氧浓度为25mg/L，搅拌2h，制备得到改性炭黑。

实施例1

一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂，包括甲组份和乙组分；

按重量份计，所述甲组分包括：α，ω-二羟基聚硅氧烷100份、空心玻璃微珠10份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅8份、改性炭黑2份；

按重量份计，所述乙组分包括：二月桂酸二丁基锡0.5份、三甲基丁酮肟基硅烷5份、乙烯基三丁酮肟基硅烷5份。

上述高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂的制备方法，包括步骤如下：

将甲组份和乙组分按照12：1的质量比在双行星搅拌器中进行混合，在0.08Mpa，130℃，300rpm下搅拌40min，得到高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂。

将本实施例制备的高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂预硫化2h，再固化7d，使其达到完全固化状态，测定其粘结强度为1.2Mpa，导热系数为0.17W/m·k。

实施例2

一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂，包括甲组份和乙组分；

按重量份计，所述甲组分包括：α，ω-二羟基聚硅氧烷100份、空心玻璃微珠10份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅9份、改性炭黑2份；

按重量份计，所述乙组分包括：二月桂酸二丁基锡0.5份、三甲基丁酮肟基硅烷5份、乙烯基三丁酮肟基硅烷5份。

上述高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂的制备方法，包括步骤如下：

将甲组份和乙组分按照12：1的质量比在双行星搅拌器中进行混合，在0.08Mpa，130℃，300rpm下搅拌40min，得到高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂。

将本实施例制备的高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂预硫化2h，再固化7d，使其达到完全固化状态，测定其粘结强度为1.21Mpa，导热系数为0.19W/m·k。

实施例3

一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂，包括甲组份和乙组分；

按重量份计，所述甲组分包括：α，ω-二羟基聚硅氧烷100份、空心玻璃微珠9份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅8份、改性炭黑2份；

按重量份计，所述乙组分包括：二月桂酸二丁基锡0.5份、三甲基丁酮肟基硅烷5份、乙烯基三丁酮肟基硅烷5份。

上述高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂的制备方法，包括步骤如下：

将甲组份和乙组分按照12：1的质量比在双行星搅拌器中进行混合，在0.08Mpa，130℃，300rpm下搅拌40min，得到高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂。

将本实施例制备的高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂预硫化2h，再固化7d，使其达到完全固化状态，测定其粘结强度为1.13Mpa，导热系数为0.21W/m·k。

实施例4

一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂，具体组分与实施例1相同，不同之处在于，空心玻璃微珠9份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅9份。

制备方法同实施例1。

将本实施例制备的高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂预硫化2h，再固化7d，使其达到完全固化状态，测定其粘结强度为1.18Mpa，导热系数为0.24W/m·k。

实施例5

一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂，具体组分与实施例1相同，不同之处在于，改性炭黑份数改为5份。

将本实施例制备的高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂预硫化2h，再固化7d，使其达到完全固化状态，测定其粘结强度为1.23Mpa，导热系数为0.25W/m·k。

对比例1

一种有机硅胶粘剂，包括甲组份和乙组分；

按重量份计，所述甲组分包括：α，ω-二羟基聚硅氧烷100份、重质碳酸钙20份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅8份、炭黑2份；

按重量份计，所述乙组分包括：二月桂酸二丁基锡0.5份、三甲基丁酮肟基硅烷5份、乙烯基三丁酮肟基硅烷5份。

制备方法同实施例1。

将本实施例制备的高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂预硫化2h，再固化7d，使其达到完全固化状态，测定其粘结强度为0.7Mpa，导热系数为0.35W/m·k。

对比例2

一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂，具体组分与实施例1相同，不同之处在于，空心玻璃微珠15份。

制备方法同实施例1。

将本实施例制备的高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂预硫化2h，再固化7d，使其达到完全固化状态，测定其粘结强度为1.22Mpa，导热系数为0.28W/m·k。胶料粘结强度变化不大，导热系数提高，不耐高温。

对比例3

一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂，具体组分与实施例1相同，不同之处在于，γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅15份。

制备方法同实施例1。

将本实施例制备的高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂预硫化2h，再固化7d，使其达到完全固化状态，测定其粘结强度为1.25Mpa，导热系数为0.34W/m·k。粘结强度略有提高，但是胶料硬度过高，挤出成型性变差，加工性变差。且导热系数过高，不耐高温。

对比例4

一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂，具体组分与实施例1相同，不同之处在于，改性炭黑换为同等份数普通炭黑。

将本实施例制备的高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂预硫化2h，再固化7d，使其达到完全固化状态，测定其粘结强度为1.12Mpa，导热系数为0.2W/m·k。胶料中出现炭黑团聚现象，分散均匀性变差。

对比例5

一种高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂，具体组分与实施例1相同，不同之处在于，不加改性炭黑。

将本实施例制备的高粘结强度低热导率的有机硅胶粘剂预硫化2h，再固化7d，使其达到完全固化状态，测定其粘结强度为1.10Mpa，导热系数为0.16W/m·k。胶料挺性变差，触变性变差。