一種采用聚硅氮烷室溫改性的填料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種改性的填料及其制備方法與應(yīng)用，特別設(shè)及一種采用聚娃氮燒改 性的填料及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)娃橡膠具有良好的耐高溫、耐低溫、耐老化等優(yōu)異性能，因而在電子、航空航 天等高技術(shù)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，但是作為粘接密封材料使用的有機(jī)娃橡膠需要加入補(bǔ)強(qiáng) 填料才能獲得滿足其使用性能要求的力學(xué)性能，從而使得其優(yōu)異的特性獲得體現(xiàn)。在娃橡 膠中使用最為廣泛的補(bǔ)強(qiáng)填料是白炭黑，根據(jù)制備方法的不同分為沉淀法白炭黑和氣相法 白炭黑，盡管兩者的制備工藝完全不同，但是其表面都存在大量的徑基，使得白炭黑表現(xiàn)出 強(qiáng)親水性，一定量的白炭黑在與娃橡膠混合后，娃橡膠的粘度迅速增大，導(dǎo)致娃橡膠的工藝 性能下降，甚至達(dá)不到娃橡膠的補(bǔ)強(qiáng)效果。運(yùn)就需要對白炭黑的表面進(jìn)行改性處理，減少白 炭黑表面徑基數(shù)量，使白炭黑表面由親水性變?yōu)槭杷?，使得娃橡膠獲得良好的補(bǔ)強(qiáng)效果 的同時(shí)具有良好的工藝性能，從而滿足娃橡膠粘接密封材料使用性能的使用性能要求。
[0003] 白炭黑表面改性處理就是利用一定的改性劑通過一定的工藝方法使得白炭黑的 表面徑基與改性劑發(fā)生反應(yīng)，消除或減少其表面活性徑基，W達(dá)到改變表面性質(zhì)的目的。白 炭黑的表面改性技術(shù)可分為兩類：一類是使用改性劑對白炭黑進(jìn)行預(yù)處理，運(yùn)些改性劑包 括有機(jī)面化硅烷、硅氧烷、硅烷偶聯(lián)劑、娃氮燒、鐵酸醋、硬脂酸等小分子量的液體。對于白 炭黑的改性研究工作也正是基于運(yùn)些改性劑的選擇及其對應(yīng)的實(shí)現(xiàn)工藝展開，對于不同 的改性劑及其改性工藝也各有其優(yōu)缺點(diǎn)。采用有機(jī)面化硅烷[JP昭57-30803,EP251176， USP4554147]處理白炭黑的工藝過程中會(huì)產(chǎn)生大量的腐蝕性極強(qiáng)的氯化氨氣體，需要增加 額外的除酸工藝，并且改性工藝需在300~600°C的高溫下實(shí)現(xiàn)，耗能高、對設(shè)備的高溫腐 蝕性要求高。采用硅氧烷[沈陽工業(yè)大學(xué)碩:t論文，2006]、硅烷偶聯(lián)劑[CN101514263A， 〔化022200364]、娃氮燒[有機(jī)娃材料，2010(24):37-39]、鐵酸醋[應(yīng)用化工，2007(36): 703-704]、低聚硅氧烷扣SP3532664]等改性劑時(shí)，在改性過程中雖不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕性的氯 化氨氣體，但同樣需要采用高溫、長時(shí)間加熱的預(yù)處理工藝或添加大量助劑（如甲醇、乙醇 水、甲苯、二甲苯等）來提高改性劑與白炭黑表面的接觸幾率從而盡量使得白炭黑表面處 理均勻，運(yùn)就導(dǎo)致處理周期長、耗能高，改性劑的用量遠(yuǎn)大于理論用量，產(chǎn)生大量的所用助 劑廢物，通常還要增加除去所用助劑所必需的后續(xù)洗涂、烘干、粉碎等工藝過程，因而該類 方法的處理成本高。另一類處理方法是將運(yùn)些改性劑作為娃橡膠粘接密封材料配方的一個(gè) 組份，在娃橡膠的捏合、混煉加工過程中加入，此類處理方法省去了加熱處理過程，同時(shí)改 性劑的用量較少，但該類方法的處理程度及均勻性有限，只適合對娃橡膠粘接密封材料的 性能要求相對較低的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，需要發(fā)展一種簡便的白炭黑表面處理方法，處理工藝 過程簡便、高效，耗能低且處理效果好。
[0004] 在白炭黑的眾多改性方法中，核屯、關(guān)鍵技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)改性劑與白炭黑的均 勻分布，運(yùn)就需要相應(yīng)的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，目前多采用耐高溫、耐一定壓力的反應(yīng)蓋類設(shè)備 扣肥021075421]，有機(jī)娃材料，2010(24):37-39]、固定床、振動(dòng)流化床[沈陽工業(yè)大學(xué)碩± 論文，2006]、烘箱[應(yīng)用化工，2007 (36) :703-704]、管式電阻爐[化工進(jìn)展，2005(24): 1265-126引、超聲或高速剪切分散[CN102220036A]等，運(yùn)些改性工藝方法的實(shí)現(xiàn)，均需要 高溫的條件，甚至需要大量的溶劑或助劑來輔助實(shí)現(xiàn)，且為間歇式改性工藝，因此耗能高、 處理效率低。 陽0化]化學(xué)所開展了大量的娃氮化學(xué)的基礎(chǔ)研究，并在此基礎(chǔ)上發(fā)明了聚娃氮燒類娃橡 膠室溫交聯(lián)劑[CN93117927. 0,CN93117929. 7]，該類聚娃氮燒與粉體填料表面的徑基具有 很好的室溫反應(yīng)活性，但在用于粉體填料表面改性時(shí)，卻因?yàn)榉垠w填料的大比表面積、高吸 附性導(dǎo)致改性劑與填料表面接觸時(shí)，瞬間吸附在填料表面上。使用現(xiàn)有的攬拌類表面處理 設(shè)備（反應(yīng)蓋、流化床及超聲或高速剪切分散設(shè)備等）都無法將該類改性劑均勻的分散在 粉體填料表面，從而無法實(shí)現(xiàn)聚娃氮燒對粉體填料理論上應(yīng)具有的良好表面改性效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種采用聚娃氮燒改性的填料及其制備方法與應(yīng)用，本發(fā)明 通過控制原料的進(jìn)料量，實(shí)現(xiàn)填料表面改性更好效果；本發(fā)明改性的填料能應(yīng)用于制備有 機(jī)娃橡膠粘接密封劑。
[0007] 本發(fā)明提供的采用聚娃氮燒改性填料的制備方法，包括如下步驟：將填料通過粉 體加料裝置加入到改性機(jī)中，同時(shí)將聚娃氮燒通過液體加料裝置加入到所述改性機(jī)中，使 所述填料和所述聚娃氮燒混合，反應(yīng)，即得到所述采用聚娃氮燒改性的填料；
[0008] 所述填料為白炭黑、氧化鋒、氧化侶、氧化鐵、氨氧化儀、氨氧化侶、碳酸巧、硫酸 領(lǐng)、高嶺±、膨潤±、蒙脫±、娃藻±、粉煤灰、滑石、賠石、玻璃微球、娃灰石、石英粉、云母或 鐵白粉。
[0009] 本發(fā)明提供了另一種采用聚娃氮燒改性填料的制備方法，包括如下步驟：
[0010] 1)將填料通過粉體加料裝置I加入到改性機(jī)I中，同時(shí)將聚娃氮燒通過液體加 料裝置I加入到所述改性機(jī)I中，使所述填料和所述聚娃氮燒混合，反應(yīng)，得到預(yù)處理的填 料；
[0011] 2)將上述預(yù)處理的填料通過收集設(shè)備I收集，再經(jīng)計(jì)量累m加入到改性機(jī)II中， 同時(shí)將所述聚娃氮燒通過液體加料裝置II加入到所述改性機(jī)II中，使所述預(yù)處理的填料和 所述聚娃氮燒混合，反應(yīng)，即得到所述采用聚娃氮燒改性的填料；
[0012] 所述填料為白炭黑、氧化鋒、氧化侶、氧化鐵、氨氧化儀、氨氧化侶、碳酸巧、硫酸 領(lǐng)、高嶺±、膨潤±、蒙脫±、娃藻±、粉煤灰、滑石、賠石、玻璃微球、娃灰石、石英粉、云母或 鐵白粉。
[0013] 上述的第二種方法中，步驟2)之后還包括將步驟2)處理的填料通過收集設(shè)備II 收集，經(jīng)計(jì)量累IV加入到改性機(jī)III中，同時(shí)將所述聚娃氮燒通過液體加料裝置III加入到所 述改性機(jī)III中，使所述處理的填料和所述聚娃氮燒混合，反應(yīng)的步驟；
[0014] 經(jīng)上述3次改性處理的填料還可繼續(xù)通過收集設(shè)備III收集，經(jīng)計(jì)量累V加入到改 性機(jī)IV中，同時(shí)將所述聚娃氮燒通過液體加料裝置IV加入到所述改性機(jī)IV中，使所述處理 的填料和所述聚娃氮燒混合，反應(yīng)，得到4次改性處理的填料；所述4次改性處理的填料可 依次進(jìn)行5、6、……次改性處理，具體可為收集設(shè)備III、收集設(shè)備IV、……收集，經(jīng)計(jì)量累 VI、計(jì)量累W、……加入到改性機(jī)V、改性機(jī)VI、……中，使所述處理的填料和所述聚娃氮 燒混合，反應(yīng)。
[0015]上述的方法中，所述聚娃氮燒的結(jié)構(gòu)式為式I，
[0016]
或I
[0017]式I中，Ri為氨、甲基、乙基、乙締基、徑基、簇基、氨基、酬朽基、甲氧基或乙氧基； 尺2為氨、甲基、乙基、丙基、乙締基、苯基、徑基、甲氧基、乙氧基、二氣丙基、氛基或環(huán)氧基；R3 為氨、甲基、乙基、丙基、乙締基、苯基、徑基、甲氧基、乙氧基、=氣丙基、氯基或環(huán)氧基；Ra為 氨、甲基、乙基、丙基、乙締基、苯基、徑基、甲氧基、乙氧基、二氣丙基、氛基或環(huán)氧基；Rs為 氨、甲基、乙基、丙基、乙締基、苯基、徑基、甲氧基、乙氧基、=氣丙基、氯基或環(huán)氧基；
[001引X和y均為0~20的正整數(shù)，X和y不同時(shí)為0,具體可為2~6、3~7或2~7;
[0019] 所述聚娃氮燒的分子量可為100~10000,具體可為650、700、1100或650~ 1100 ;
[0020] 所述白炭黑為沉淀法白炭黑或氣相法白炭黑；
[0021] 所述填料和所述聚娃氮燒的質(zhì)量比可為100 :1~20,具體可為100:5、100:9、 100:10、100:15、100:20 或 100:5 ~20 ;
[0022] 所述粉體加料裝置的變頻器的頻率可為1~50Hz，具體可為20化、2甜z、40化、 50