一种高强度硅酮结构胶的制备方法与流程

本发明涉及有机硅化学和材料科学，具体为一种高强度硅酮结构胶的制备方法。

背景技术：

1、硅酮结构胶在建筑、汽车、电子等领域被广泛应用，其优异的粘附性能、耐候性和抗老化性能，使其在这些应用中具有重要地位。然而，现有技术中的硅酮结构胶在高应力和高负荷条件下常常表现出机械性能不足的问题，限制了其在更高要求的应用场景中的使用。

2、首先，现有技术中的硅酮结构胶主要使用传统填料，如二氧化硅、碳酸钙等。这些填料虽然能够在一定程度上提高胶体的力学性能，但由于其颗粒尺寸较大、表面活性低，无法充分与硅酮基体形成强有力的界面结合，导致在高应力条件下结构胶的拉伸强度和抗撕裂性能不足。这种机械性能的不足限制了硅酮结构胶在建筑和汽车等高应力环境中的可靠性和耐久性。

3、其次，目前大多数硅酮结构胶使用单一金属催化剂，如有机锡化合物。这类催化剂在一定条件下能够有效催化硅酮的固化反应，但其催化效率和反应均匀性存在不足，导致固化时间长、交联网络不均匀，影响最终的机械性能和产品稳定性。单一催化剂的使用往往无法满足硅酮结构胶在较低温度下快速固化的需求，固化过程中的不均匀性也导致产品的整体性能和应用稳定性不佳。

4、同时，传统的增塑剂多为短链分子，虽然能够增加硅酮结构胶的柔韧性，但其长时间使用后的耐久性和抗老化性能较差。这种性能不足主要是由于短链增塑剂在胶体中的迁移和挥发，导致胶体在长期使用中性能衰退。短链增塑剂在实际应用中容易迁移和挥发，不仅影响了硅酮结构胶的物理性能，还缩短了其使用寿命，限制了其在复杂环境下的应用。

5、最后，在现有技术中，纳米填料的分散往往采用简单的机械搅拌，这种方法难以充分分散纳米颗粒，容易导致填料在基体中团聚，影响胶体的性能均匀性和稳定性。机械搅拌难以克服纳米颗粒的团聚问题，导致胶体中填料分布不均匀，进而影响其整体机械性能和一致性。

6、因此，本发明提出一种高强度硅酮结构胶的制备方法，来解决现有技术的不足。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种高强度硅酮结构胶的制备方法，解决了现有硅酮结构胶在高应力和高负荷条件下机械性能不足、固化反应不均匀、柔韧性和耐久性较差以及纳米填料分散不均匀等问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高强度硅酮结构胶，包括以下重量份的组分：

3、硅酮基础聚合物：30-60份；

4、交联剂：1-10份；

5、增塑剂：5-20份；

6、填料：10-40份，其中包括纳米氧化石墨烯0.1-5份，纳米氧化铝0.1-5份；

7、增粘剂：1-5份；

8、催化剂：0.1-5份；

9、脱水剂：0.1-5份；

10、抗氧化剂：0.1-2份；

11、其它助剂：0.1-3份。

12、优选的，所述硅酮基础聚合物为二甲基硅氧烷基聚合物，分子量在20000至60000之间，所述聚合物由重复的二甲基硅氧烷单元组成，分子量范围通过调节聚合反应时间和催化剂浓度控制，可以获得所需的机械性能和粘度，保证胶体在高强度条件下的稳定性和可靠性。

13、优选的，所述增塑剂为含有长链硅氧烷单元的柔性聚硅氧烷增塑剂，所述增塑剂的分子结构中含有至少100个硅氧烷单元，粘度在500至10000cp之间，通过分子链长度和支链的引入进行调节。

14、优选的，所述催化剂为由铂、锡和钛组成的多金属复合催化剂体系，其中所述铂催化剂为氯铂酸或其衍生物，所述锡催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述钛催化剂为有机钛化合物如钛酸异丙酯；

15、采用由铂、锡和钛组成的多金属复合催化剂体系，能够在较低温度下快速固化，优化反应速率和交联结构的均匀性，形成更加紧密和均匀的交联网络，克服了单一催化剂固化不均匀的问题，提高了产品的整体性能和应用稳定性。

16、优选的，所述填料中包括经过硅烷偶联剂表面处理的纳米氧化铝，所述表面处理通过将纳米氧化铝浸渍在硅烷偶联剂溶液中并加热至80-120℃进行，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或其衍生物；

17、采用纳米氧化石墨烯和纳米氧化铝，纳米填料的高比表面积和表面活性提高了填料与硅酮基体的结合强度，显著增强了胶体的拉伸强度和抗撕裂性能，从而提高了结构胶在高应力和高负荷条件下的可靠性和耐久性。

18、优选的，所述交联剂为甲基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷，其中所述甲基三乙氧基硅烷的用量在1-8份之间，所述乙烯基三甲氧基硅烷的用量在1-5份之间；

19、交联剂用于硅酮聚合物的交联反应，形成三维网络结构，使用甲基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷作为交联剂，通过调节用量，可以优化交联密度，增强胶体的机械强度和耐热性。

20、优选的，所述增粘剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，所述脱水剂为活性碳酸钙或活性氧化铝，其中所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的用量在1-5份之间，所述活性碳酸钙的用量在0.5-5份之间，所述活性氧化铝的用量在0.1-3份之间；

21、增塑剂通过分子链的运动性调节胶体的柔韧性，通过分子链长度和支链的引入调节，显著提高了胶体的柔韧性和耐久性，解决了传统短链增塑剂韧性不足和老化快的问题；

22、采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷作为增粘剂，可以增强胶体与基材的粘附力，提高整体结构强度；

23、采用活性碳酸钙或活性氧化铝作为脱水剂，能够有效吸附体系中的水分，避免水分对胶体性能的负面影响。

24、优选的，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；

25、采用2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯作为抗氧化剂，能够显著提升胶体的抗老化性能，延长其使用寿命。

26、优选的，所述其它助剂包括紫外线吸收剂如二苯甲酮类化合物或三嗪类化合物。

27、优选的，一种高强度硅酮结构胶的制备方法，包括以下步骤：

28、s1、将30-60份硅酮基础聚合物与5-20份增塑剂在50-80℃下混合30-60分钟，通过适当的温度和时间混合，可以使基础胶体均匀，确保后续添加物的均匀分散；

29、s2、在步骤s1的基础胶体中加入0.1-5份纳米氧化石墨烯和0.1-5份纳米氧化铝，通过超声分散技术处理20-40分钟，超声分散的频率为20-40khz，功率为500-1000w，超声分散技术确保纳米填料在基础胶体中的均匀分布，避免了填料的团聚现象，从而提高了胶体的机械性能和一致性；

30、s3、加入1-5份增粘剂和1-10份交联剂，搅拌30-60分钟，确保增粘剂和交联剂均匀分布，提高胶体的粘附力和交联密度；

31、s4、加入0.1-5份催化剂和0.1-5份脱水剂，在真空条件下搅拌30-60分钟，真空度为-0.08至-0.1mpa，真空搅拌条件下添加催化剂和脱水剂，确保反应均匀进行并去除混合物中的气泡，防止气泡影响胶体性能；

32、s5、加入0.1-2份抗氧化剂和0.1-3份其它助剂，搅拌均匀，抗氧化剂和助剂的添加提高了胶体的抗老化和抗紫外线性能；

33、s6、对混合物进行真空加压混合处理10-20分钟，压力为0.1至0.3mpa，真空加压处理进一步去除混合物中的气泡，提高胶体的致密性和性能稳定性；

34、s7、将脱泡后的混合物通过连续化生产设备进行包装，连续化生产设备包括自动化计量系统、混合系统和包装系统，密封储存，连续化生产确保产品的一致性和高效生产，密封包装防止产品在储存和运输过程中受潮或氧化。

35、本发明提供了一种高强度硅酮结构胶的制备方法。具备以下有益效果：

36、1、本发明采用纳米氧化石墨烯和纳米氧化铝作为填料，达到了显著提高硅酮结构胶机械强度的技术效果。通过在基础配方中引入这两种纳米材料，硅酮结构胶表现出更高的拉伸强度和抗撕裂性能，相较于现有技术中仅使用常规填料的技术方案，解决了其在高应力和高负荷条件下机械性能不足的问题，从而增强了结构胶在建筑、汽车等应用中的可靠性和耐久性。

37、2、本发明采用由铂、锡和钛组成的多金属复合催化剂体系，达到了优化固化反应速率和增强交联结构的技术效果。通过复合催化剂的协同作用，硅酮结构胶能够在较低温度下快速固化，同时形成更加紧密和均匀的交联网络。相较于现有技术中使用单一催化剂的技术方案，解决了其固化不均匀和交联密度低的问题，从而提高了产品的整体性能和应用稳定性。

38、3、本发明通过引入柔性聚硅氧烷增塑剂，达到了提高硅酮结构胶柔韧性和耐久性的技术效果。所使用的长链硅氧烷单元不仅增强了胶体的柔韧性，还显著提升了其在复杂环境下的抗老化能力。相较于现有技术中使用短链增塑剂的技术方案，解决了其韧性不足和老化快的问题，使得本发明的硅酮结构胶在长期使用过程中保持良好的物理性能，适用于更广泛的应用场景。

39、4、本发明采用超声分散技术处理纳米填料，达到了确保纳米填料均匀分散和增强胶体整体性能的技术效果。通过高频超声波的作用，纳米氧化石墨烯和纳米氧化铝在基础胶体中得以充分分散，避免了填料的团聚现象。相较于现有技术中传统混合方法的技术方案，解决了其纳米填料分散不均匀、性能不稳定的问题，从而提高了硅酮结构胶的机械性能和一致性，使得产品在使用中具有更加可靠和优异的表现。