一种耐高低温硅树脂密封胶及其制备方法

本发明涉及一种硅树脂，具体涉及一种耐高低温硅树脂密封胶及其制备方法，属于有机高分子材料。

背景技术：

1、有机硅密封材料具有优异的耐高温、耐候、耐化学腐蚀等性能，广泛用于航空航天、建筑、交通运输、电子仪器仪表及零部件的密封。目前市场常见的密封胶一般在-50～200℃之间使用，耐高温密封材料只能在300℃短期使用，无法兼顾低温性能。

2、有机硅密封胶通常由羟基封端聚硅氧烷、交联剂、催化剂、填料等组成。材料长期在高温环境下容易老化失效，导致其性能下降。尤其是高温有氧环境聚硅氧烷侧基受到氧进攻发生降解，导致材料变脆变硬，力学性能下降最终失去使用价值。目前提高有机硅材料耐温性能的方法主要是使用耐高温添加剂，专利cn108359405a利用端羟基聚二甲基硅氧烷、耐热添加剂氧化铈、氧化铁红等制备的有机硅密封胶可耐受300℃，但未报道高温前后材料性能对照。对聚硅氧烷分子结构改性也可以提高其耐热性，文献报道(李其山等，分子通讯，1986，(03):p208-213.)在聚硅氧烷主链中引入环二硅氮烷制备的硅氮橡胶，主链热稳定性提高明显；专利号zl93117927.0的专利将合成的含硅氮键聚合物用于羟基封端聚硅氧烷进行非催化交联，有效延缓了主链热降解，制备的室温硫化硅橡胶耐温性显著提高，350℃*24h氮气气氛下老化力学性能基本保持不变。但是硅氮橡胶和硅氮聚合物合成困难，价格昂贵。

3、有机硅材料的耐低温性能受其玻璃化转变温度tg和低结晶两方面共同影响，主要由聚硅氧烷分子结构决定。虽然刚性或极性的大体积基团会增加分子链刚性，让tg升高；但是线性规整的分子链易结晶，同样也会导致tg升高，影响耐低温性能，因此，又需要引入大体积基团抑制结晶产生。目前人们通过调节聚硅氧烷结构如硅氧烷侧基引入苯基、乙基等制得了在-70℃、-100℃、-120℃等低温使用的有机硅密封材料。如专利cn 103820073 a公开了一种单组分免垫片快速硫化脱肟型硅酮结构密封胶及其制备方法，它使用的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和α,ω-二羟基聚二苯基硅氧烷比例1：10-10:1基体，其耐温范围在-80℃～260℃。特殊应用的有机硅密封材料可以达到-70～350℃左右的温度区间，但是成本高。近年来随着科技发展，一方面各领域对有机硅密封材料的耐温性能要求越来越高；另一方面为了发挥材料性能优势，扩大应用领域，高性价比产品同样需求迫切。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述不足，而提供一种耐高低温硅树脂密封胶，具有优秀的耐高低温性能和良好的机械强度，且易于产业化操作。

2、本发明采取的技术方案为：

3、一种耐高低温硅树脂密封胶，由下列重量份比的原料混合制成：

4、

5、所述的改性聚硅氧烷树脂其结构式为：

6、{me(meo)2sio0.5}a(r1r2sio)b(r3sio1.5)c，其中，a+b+c＝1，a：(b+c)＝0.01～10：100；b：c＝1～12：1；r1、r2、r3相同或不同选自甲基(me)、丙基(pr)、辛基(oct)、苯基(ph)中的一种或几种；其数均分子量为1×103～106。

7、所述的改性聚硅氧烷树脂优选{me(meo)2sio0.5}a(r1r2sio)b(r3sio1.5)c，a：(b+c)＝0.01～3：100；b：c＝4～10：1；进一步优选改性聚硅氧烷树脂结构中包含(mephsio)和(phsio1.5)两种链节，{me(meo)2sio0.5}a{(mephsio)b1(r1r2sio)b2}b{(phsio1.5)c1(r3sio1.5)c2}c，a：(b+c)＝0.01～3：100；b：c＝4～10：1；b1：b2＝100:30～60；c1：c2＝100:5～20。

8、所述的甲氧基封端聚二甲基硅氧烷，粘度范围150～1000mpa·s(25℃)，优选250～500mpa·s(25℃)。

9、所述的增强填料为气相纳米二氧化硅，比表面积≥200m2/g。

10、所述的耐热填料为云母粉、氮化硼、氧化铁中的一种或几种的混合物，填料尺寸优选1-30μm。

11、所述的粘接促进剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与低聚硅氧烷缩合反应的产物，粘度300～1000mpa·s(25℃)。

12、所述的交联剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、小分子羟基硅油中的一种或几种的混合物。

13、所述的催化剂为钛酸酯类化合物或螯合物。

14、上述的耐高低温硅树脂密封胶的制备方法，包括步骤如下：将改性聚硅氧烷树脂、甲氧基封端聚二甲基硅氧烷、增强填料、耐热填料依次加入捏合机真空捏合，混合均匀，最后加入交联剂、催化剂、粘接促进剂，隔绝空气条件下充分混合，得到分散均匀、性能稳定的胶料。

15、所述的改性聚硅氧烷树脂的制备方法步骤为：(1)在酸性催化剂作用下将羟基封端的线型聚硅氧烷和有机三氯硅烷室温反应1h～2h；(2)将反应液在酸性条件下进行水解，水解反应结束后，分离出下层水层，将上层油层水洗至中性、干燥除水备用；(3)将甲基三甲氧基硅烷与步骤(2)得上层产物在固体酸催化剂作用下90-110℃反应5h，过滤催化剂，减压蒸除低沸物得到改性聚硅氧烷树脂。

16、所述羟基封端的线型聚硅氧烷含(me2sio)、(meetsio)、(mephsio)、(mevisio)、(mech2ch2cf3 sio)等结构单元中的一种或几种，粘度50～10000mpa·s(25℃)，优选1000～5000mpa·s(25℃)。

17、制得的胶料密封储存，使用时可通过涂覆、浇注等工艺完成施工，施工完毕后迅速表干(≤30min)，常温24h后可完全固化。

18、本发明的有益效果是：

19、(1)本发明利用的改性聚硅氧烷树脂是聚集紧密改性聚硅氧烷嵌段结构树脂，具有较高的热稳定性(td40％≥540℃)，通过引入(mephsio)、(meetsio)等结构单元，树脂-120℃至室温区间不易结晶，耐低温性能优异。本发明采用改性聚硅氧烷树脂为基体，配合补强、耐热等填料助剂制得的密封胶具有优良的耐高低温性能，-120℃～350℃可长时间使用。

20、(2)本发明制备的树脂密封胶具有良好的机械强度，固化后拉伸强度≥4mpa，断裂伸长率≥200％，粘接强度(钢/钢)≥3.5mpa；350℃×72h老化和-120℃低温测试保持率50％以上。可在汽车、航空航天、石油和橡胶工业领域应用，前景广阔。

21、(3)本发明密封胶为单组分脱醇型，室温条件下表干快(≤30min)，常温24h可完全固化，原料易得，制备工艺简单，易于产业化操作，与同类耐高低温产品相比有显著成本优势。

技术特征：

1.一种耐高低温硅树脂密封胶，其特征是，由下列重量份比的原料混合制成：

2.根据权利要求1所述的一种耐高低温硅树脂密封胶，其特征是，所述的改性聚硅氧烷树脂其结构式为：{me(meo)2sio0.5}a(r1r2sio)b(r3sio1.5)c，a：(b+c)＝0.01～3：100；b：c＝4～10：1。

3.根据权利要求2所述的一种耐高低温硅树脂密封胶，其特征是，所述的改性聚硅氧烷树脂结构式为：{me(meo)2sio0.5}a{(mephsio)b1(r1r2sio)b2}b{(phsio1.5)c1(r3sio1.5)c2}c，a：(b+c)＝0.01～3：100；b：c＝4～10：1；b1：b2＝100:30～60；c1：c2＝100:5～20。

4.根据权利要求1所述的一种耐高低温硅树脂密封胶，其特征是，所述的甲氧基封端聚二甲基硅氧烷，粘度范围150～1000mpa·s，25℃。

5.根据权利要求1所述的一种耐高低温硅树脂密封胶，其特征是，所述的增强填料为气相纳米二氧化硅，比表面积≥200m2/g。

6.根据权利要求1所述的一种耐高低温硅树脂密封胶，其特征是，所述的耐热填料为云母粉、氮化硼、氧化铁中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种耐高低温硅树脂密封胶，其特征是，所述的粘接促进剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与低聚硅氧烷缩合反应的产物，粘度300～1000mpa·s，25℃。

8.根据权利要求1所述的一种耐高低温硅树脂密封胶，其特征是，所述的交联剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、小分子羟基硅油中的一种或几种的混合物。

9.根据权利要求1所述的一种耐高低温硅树脂密封胶，其特征是，所述的催化剂为钛酸酯类化合物或螯合物。

10.权利要求1-9任一项所述的耐高低温硅树脂密封胶的制备方法，其特征是，包括步骤如下：将改性聚硅氧烷树脂、甲氧基封端聚二甲基硅氧烷、增强填料、耐热填料依次加入捏合机真空捏合，混合均匀，最后加入交联剂、催化剂、粘接促进剂，隔绝空气条件下充分混合，得到分散均匀、性能稳定的胶料。

技术总结本发明涉及一种耐高低温硅树脂密封胶及其制备方法，将改性聚硅氧烷树脂、甲氧基封端聚二甲基硅氧烷、增强填料、耐热填料依次加入捏合机真空捏合，混合均匀，最后加入交联剂、催化剂、粘接促进剂，隔绝空气条件下充分混合制得，所述的改性聚硅氧烷树脂其结构式为：{Me(MeO)<subgt;2</subgt;SiO<subgt;0.5</subgt;}<subgt;a</subgt;(R<subgt;1</subgt;R<subgt;2</subgt;SiO)<subgt;b</subgt;(R<subgt;3</subgt;SiO<subgt;1.5</subgt;)<subgt;c</subgt;，其中，a+b+c＝1，a：(b+c)＝0.01～10：100；b：c＝1～12：1。本发明采用改性聚硅氧烷树脂为基体，配合补强、耐热等填料助剂制得的密封胶具有优良的耐高低温性能，‑120℃～350℃可长时间使用。技术研发人员：牟秋红,苏丽,彭丹受保护的技术使用者：山东省科学院新材料研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/11