專利名稱：一種硅橡膠組合物及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅橡膠組合物及其制備方法和用途。該組合物由硅生膠、交聯(lián)劑、催化劑、填料以及γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷組成。該組合物的制備是將上述組分在室溫(25～40℃)共混制備。該組合物可以用于與金屬的粘接。
背景技術(shù)：
硅橡膠具有耐高低溫，耐氣候老化及優(yōu)良的電氣性能，是重要的粘接密封材料。在現(xiàn)代工業(yè)中硅橡膠廣泛地應用于建筑、運輸工具和電子器件中。但是由于硅橡膠表面能低，它與金屬表面，尤其是不銹鋼、黃銅等難粘金屬的粘接強度也很低，影響了許多粘接密封部件的使用壽命。因此改善硅橡膠，尤其是室溫硫化硅橡膠與金屬的粘接強度有重要的實際意義。
采用硅烷偶聯(lián)劑提高無機表面與有機高分子粘接強度的技術(shù)是已知的。硅烷偶聯(lián)劑的主要研究者E.P.Plueddemann在專著《Silane Coupling Agents》(Plenum，1991，New York)中對硅烷偶聯(lián)劑作了系統(tǒng)介紹。通常使用的硅烷偶聯(lián)劑分子中含有能與各種樹脂結(jié)合的氨基、環(huán)氧基、乙烯基、丙烯酸酯基、硫醇基、過氧化物基等；在硅烷分子中的烷氧基水解后與無機表面的羥基縮合形成氧橋鍵。因此用硅烷偶聯(lián)劑改善高分子與無機表面的粘合通常是很成功的。但是由于Si-O-M(M代表金屬原子)鍵不耐水解，已知的硅烷偶聯(lián)劑對改善硅橡膠與難粘金屬之間的粘接并不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的硅橡膠組合物由硅生膠、交聯(lián)劑、催化劑、填料以及γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷組成。其典型配方如下硅生膠 100重量份交聯(lián)劑 2-10重量份催化劑 0.2-2重量份填料 3-100重量份γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷1-5重量份上述的硅生膠采用市售的硅生膠，如107硅橡膠、108硅橡膠等。交聯(lián)劑可采用正硅酸乙酯、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲乙酮(wu)基硅烷，甲基聚硅氮烷等。催化劑可采用二丁基二月桂酸錫、辛酸亞錫等。填料可采用白碳黑、碳酸鈣、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鐵等。
上述γ-(3-乙酰丙酮基)丙基的烷氧基硅烷的結(jié)構(gòu)式如式(1)所示。其中R為含1-5個碳原子的烷基。
該硅烷作為偶聯(lián)劑，解決了室溫硫化硅橡膠與難粘金屬粘接的難題。實驗表明乙酰丙酮基能在金屬表面形成螯合物(式2)，因此采用含這種基團的偶聯(lián)劑能有效地改善硅橡膠與金屬的粘接強度。并使破壞形式由粘附破壞轉(zhuǎn)變成內(nèi)聚破壞。
按照本發(fā)明的方法，將γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷或它的水解物1-5％的乙醇溶液涂覆于金屬表面上并晾干，在金屬表面進行預處理。該硅橡膠組合物是將硅生膠100重量份，交聯(lián)劑2～10重量份，催化劑0.2～2重量份，填料3～100重量份，γ-(3-乙酰丙酮基)丙基烷氧基硅烷1～5重量份在25～40℃共混制得。然后將該硅橡膠組合物涂覆于處理好的金屬表面進行粘接。
本發(fā)明的方法適用于鋼鐵、鋁合金等常用的金屬材料與硅橡膠的粘接，也適用于不銹鋼、黃銅等難粘金屬與硅橡膠的粘接。
采用本發(fā)明的方法能有效地改善硅橡膠與金屬的粘接強度，并使破壞形式由粘附破壞轉(zhuǎn)變成內(nèi)聚破壞。經(jīng)ASTM D1002-99標準測定剪切強度，硅橡膠與金屬粘接的剪切強度可達2.46～2.95MPa。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步說明本發(fā)明的特點。
實施例1按照下面的比例配制硅橡膠107硅生膠(北京化工廠) 100重量份正硅酸乙酯(北京新中化工廠) 3重量份二丁基二月桂酸錫(北京化工廠) 0.4重量份2號白碳黑(沈陽化工廠) 10重量份鈦白粉(北京化工廠) 40重量份γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三甲氧基硅烷(自制)1重量份以濃度為1％γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液涂覆于304#不銹鋼表面上并晾干。在室溫下放置24h后以上述硅橡膠粘接不銹鋼試片。在室溫下放置7天以使硅橡膠固化完全。剪切強度測試結(jié)果如下剪切強度 破壞方式2.95MPa內(nèi)聚破壞對照例1按照下面的比例配制硅橡膠107硅生膠(北京化工廠) 100重量份正硅酸乙酯(北京新中化工廠) 3重量份二丁基二月桂酸錫(北京化工廠) 0.4重量份2號白碳黑(沈陽化工廠) 10重量份鈦白粉(北京化工廠) 40重量份γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三甲氧基硅烷(自制)0重量份以上述硅橡膠粘接不銹鋼試片。在室溫下放置7天以使硅橡膠固化完全。剪切強度測試結(jié)果如下剪切強度 破壞方式＜0.5MPa 粘附破壞實施例2按照下面配方配制硅橡膠107硅生膠(北京化工廠)100重量份正硅酸乙酯(北京新中化工廠) 3重量份二丁基二月桂酸錫(北京化工廠) 0.4重量份2號白碳黑(沈陽化工廠)10重量份鈦白粉(北京化工廠) 40重量份γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三甲氧基硅烷(自制) 1-5重量份以上述硅橡膠粘接黃銅試片。在室溫下放置24h，并在100℃處理6h。剪切強度測試結(jié)果如下γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三0 1 3 5甲氧基硅烷含量(重量分)剪切強度(MPa) ＜0.5 2.46 2.79 2.83破壞形式 粘附破壞 內(nèi)聚破壞 內(nèi)聚破壞 內(nèi)聚破壞
權(quán)利要求
1.一種硅橡膠組合物，其特征在于所述的硅橡膠組合物的組分含量如下硅生膠 100重量份交聯(lián)劑 2-10重量份催化劑 0.2-2重量份填料3-100重量份γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷 1-5重量份
2.按照權(quán)利要求1所述的硅橡膠組合物，其特征在于所述的硅生膠是107硅生膠。
3.按照權(quán)利要求1所述的硅橡膠組合物，其特征在于所述的交聯(lián)劑是正硅酸乙酯。
4.按照權(quán)利要求1所述的硅橡膠組合物，其特征在于所述的催化劑是二丁基二月桂酸錫。
5.按照權(quán)利要求1所述的硅橡膠組合物，其特征在于所述的填料是白碳黑和鈦白粉。
6.按照權(quán)利要求1所述的硅橡膠組合物，其特征在于所述的γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷是γ-(3-乙酰丙酮基)丙基三甲氧基硅烷。
7.按照權(quán)利要求1所述的硅橡膠組合物的制備方法，其特征在于將硅生膠100重量份，交聯(lián)劑2～10重量份，催化劑0.2～2重量份，填料3～100重量份，γ-(3-乙酰丙酮基)丙基烷氧基硅烷1～5重量份在25～40℃共混制得。
8.按照權(quán)利要求1所述的硅橡膠組合物的用途，其特征在于改善硅橡膠與金屬材料的粘接。
9.按照權(quán)利要求8所述的金屬材料，其特征在于所述的金屬材料是不銹鋼和黃銅。
全文摘要
一種硅橡膠組合物由硅生膠、交聯(lián)劑、催化劑、填料以及γ－(3－乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷組成。通過將上述組分在室溫(25～40℃)共混制備。該組合物可以用于與金屬的粘接。在與金屬粘接時，以γ－(3－乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷溶液涂覆金屬表面進行預處理，再將上述硅橡膠組合物涂覆于金屬表面。γ－(3－乙酰丙酮基)丙基三烷氧基硅烷在金屬表面上能生成螯合物，能使硅橡膠與難粘金屬的粘合強度大大提高，破壞形式由粘附破壞變成內(nèi)聚破壞。
文檔編號C08K5/5415GK1566213SQ03147830
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月25日
發(fā)明者姚遠, 余云照 申請人:中國科學院化學研究所