專利名稱：硅氧烷組合物的連續(xù)生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可熱硫化的硅氧烷組合物的連續(xù)生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
可熱硫化的硅氧烷組合物包含一種高粘度的硅氧烷聚合物、一種無(wú)機(jī)增強(qiáng)填料和各種有助于加工或使組合物具有所需的最終性能的各種添加劑。可向組合物中加入硫化劑并進(jìn)行熱硫化以制造硅氧烷橡膠模制件，如墊圈、醫(yī)用管材和計(jì)算機(jī)鍵墊。
通常，可熱硫化的硅氧烷組合物是采用間歇涅合機(jī)如高強(qiáng)度密閉式混煉機(jī)或低強(qiáng)度雙臂膠漿混合機(jī)，將高粘度的聚二有機(jī)基硅氧烷、無(wú)機(jī)填料和添加劑涅合生產(chǎn)的。在該方法中，聚二有機(jī)基硅氧烷、無(wú)機(jī)填料和處理劑和添加劑進(jìn)行間歇混合直至獲得所需的性能。在US專利5,198,171(Kasahara等)中，聚二有機(jī)基硅氧烷、無(wú)機(jī)填料和處理劑的預(yù)濃縮物是通過(guò)高速機(jī)械剪切混合機(jī)形成的。形成的預(yù)混物再在同向雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行配料。這種預(yù)混物在第一步中形成，其中，25℃時(shí)的粘度為1×105cP或更大的聚二有機(jī)基、硅氧烷、無(wú)機(jī)填料和處理劑在高速機(jī)械剪切機(jī)中混合以提供一種可流動(dòng)的顆?；旌衔铮渲?，每一種成分均以基本均勻的分散微細(xì)的狀態(tài)存在。然后，將這種可流動(dòng)的顆?；旌衔镆院愣ǖ倪M(jìn)料速度加至涅合和擠出機(jī)中，該裝置具有兩個(gè)以相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿。
間歇方法要求較長(zhǎng)的混合時(shí)間和大量的能量。在工業(yè)化規(guī)模的分批生產(chǎn)中，不均勻的剪切和外延的應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致填料按大小分布不均勻，并導(dǎo)致在性能上的變化。在不同時(shí)間加工的膠料可產(chǎn)生不同的物理性能。間歇方法需要較多的人力、能耗和資本，所生產(chǎn)的物料的適合度僅能達(dá)到最低限度。
在US專利5,409,978(Hamada等)中，聚二有機(jī)基硅氧烷、無(wú)機(jī)填料和處理劑的預(yù)濃縮物在約200-300℃下在同向旋轉(zhuǎn)連續(xù)雙螺桿擠出機(jī)中形成。然后，將這種預(yù)濃縮物在反轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機(jī)中于150-300℃下進(jìn)行配料和熱處理。但是，這種需要兩個(gè)擠出機(jī)的方法成本較高并需要較大的加工面積。
采用上述方法，生產(chǎn)量受到限制。因此，仍希望開(kāi)發(fā)一種改善生產(chǎn)量并適合作為低成本方法的方法，所述低成本方法可由填料、添加劑和聚合物有效地利用單個(gè)擠出機(jī)連續(xù)和均勻地生產(chǎn)低粘度和高粘度全范圍的硅氧烷彈性體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種對(duì)高含量填料、加工流體和硅氧烷聚合物進(jìn)行配料以生產(chǎn)具有所需增強(qiáng)性能和揮發(fā)物含量的、均勻填充的可熱硫化硅氧烷組合物的方法。本發(fā)明的方法包括連續(xù)將填料與硅氧烷聚合物加至高速混合段以形成自由流動(dòng)的顆粒狀濃縮物。這種濃縮物連續(xù)從混合段中排放至用于進(jìn)一步加工的配料裝置中。
另一方面，本發(fā)明涉及一種形成填料與硅氧烷聚合物的預(yù)混物的方法。在該方法中，填料與硅氧烷組合物在連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)中進(jìn)行混合，從混合機(jī)中排出填充后的硅氧烷聚合物預(yù)混物。
另一方面，本發(fā)明涉及一種對(duì)填充后的可熱硫化硅氧烷組合物進(jìn)行配料的方法，其中，填料與硅氧烷聚合物在高速連續(xù)混合機(jī)中進(jìn)行混合以形成一種預(yù)混物，部件末端速度(element tip speed)為約3m/s至約100m/s。然后，將這種預(yù)混物排放至下一個(gè)加工裝置中。
另一方面，本發(fā)明涉及一種連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)，其具有一系列的部分，所述部分至少包含以下的三個(gè)部分，含有向前推進(jìn)的(forward pitched)混合部件的第一部分，含有中立或向前推進(jìn)的切割部件的第二部分和含有向后推進(jìn)(rearward pitched)的混合部件的第三部分。
另一方面，本發(fā)明涉及一種配料裝置，其包含第一段連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)(annular layer mixer)和包含與第一段相連的擠出機(jī)的至少一個(gè)后續(xù)段，以允許連續(xù)從第一段向第二段排出加工后的物料。


圖1是連續(xù)可熱硫化硅氧烷組合物配料方法和裝置的示意圖；
圖2是連續(xù)可熱硫化硅氧烷組合物配料方法和裝置的示意圖；圖3為連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)的側(cè)面斷面圖；圖4和圖5為混合部件的示意圖；圖6為說(shuō)明部件齒節(jié)的示意圖；圖7為通過(guò)圖3中A-A線的示意圖；圖8為通過(guò)圖3中B-B線的示意圖；和圖9為測(cè)定部件齒節(jié)的參考范圍。
具體實(shí)施例方式
班伯里混煉機(jī)或膠漿(dough)混合機(jī)公知可用于對(duì)填料與硅氧烷聚合物進(jìn)行間歇配料。配料操作有兩個(gè)不同的步驟；第一步涉及用聚合物將填料潤(rùn)濕，而第二步涉及將附聚物打碎并將填料均勻分散于聚合物中。將填料充分分散于聚合物中是非常重要的。任何較大的未分散的附聚物均將導(dǎo)致機(jī)械性能變差，這是因?yàn)槠鋾?huì)造成引發(fā)裂縫的故障。
在間歇或連續(xù)過(guò)程中，處理劑可與硅氧烷聚合物一起在加入填料時(shí)進(jìn)行分散或在加入填料之前進(jìn)行分散。在這些過(guò)程中，在硅氧烷聚合物與存在的游離的未反應(yīng)的硅烷醇基團(tuán)間會(huì)產(chǎn)生很大的界面力。處理劑必須擴(kuò)散通過(guò)大部分高分子量硅氧烷聚合物并穿透剛性的硅氧烷聚合物/填料界面以使填料得到處理。必須增加混合強(qiáng)度以克服較大的界面力并允許處理劑穿透接近硅烷醇基團(tuán)?；旌蠌?qiáng)度增加會(huì)引起物料溫度不希望發(fā)生的增加。
按照本發(fā)明，硅氧烷和填料的自由流動(dòng)的顆粒濃縮物在高速混合段中連續(xù)形成。該濃縮物連續(xù)從混合段中排放至用于進(jìn)一步加工的配料裝置中?；旌隙慰砂B續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)。連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)包含一個(gè)圓筒形混合槽，其中，被混合的物料沿著螺旋形通道沿著槽的軸被推進(jìn)，為與圓筒形混合機(jī)壁相鄰接的環(huán)的形式。典型的連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)公開(kāi)于US專利5,018,673(Erich等)中，該文獻(xiàn)描述了一種混合機(jī)，其包含基本上水平設(shè)置的圓筒形外殼，其一端設(shè)有用于連續(xù)供應(yīng)物料的供料管，另一端設(shè)有連續(xù)排出物料的排料管。圓筒形外殼包封了一個(gè)混合裝置，其與外殼同軸安裝。混合裝置在可高速下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。該裝置包含混合部件，其基本上由裝置徑向凸出到外殼內(nèi)壁的附近?；旌蠙C(jī)包括一個(gè)引入?yún)^(qū)，其與供料管連接，和潤(rùn)濕區(qū)，其設(shè)置在引入?yún)^(qū)的軸向輸送方向的下游。混合機(jī)也包括設(shè)置在潤(rùn)濕區(qū)中用于使液體進(jìn)入形成物料環(huán)形式的部件。環(huán)被螺旋輸送并在外殼的內(nèi)壁上移動(dòng)通過(guò)混合機(jī)。混合機(jī)還包含分離簇集物的部件。該部件包括多個(gè)切割部件，其設(shè)置在相對(duì)于混合裝置的軸的徑向平面上，并在外殼的整個(gè)周緣附近相互間以相等的環(huán)狀間距來(lái)排列。
在本發(fā)明的實(shí)施方案中，采用連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)作為預(yù)混段以在大量填料中產(chǎn)生未固化的硅氧烷聚合物的微細(xì)分散體。然后，使這種物料在擠出機(jī)中于壓縮、拉伸和剪切流動(dòng)場(chǎng)中進(jìn)行相轉(zhuǎn)換，成為配料狀態(tài)，而干的填料呈少數(shù)相。填料的第一段增密導(dǎo)致在擠出機(jī)中更短的混合時(shí)間，從而顯著改善生產(chǎn)能力。
可用于本發(fā)明的無(wú)機(jī)填料可以是任何用于與硅氧烷聚合物共混物中的無(wú)機(jī)填料。無(wú)機(jī)填料的實(shí)例包括增強(qiáng)二氧化硅如煅制二氧化硅或沉淀二氧化硅或用有機(jī)硅化合物進(jìn)行過(guò)表面處理的二氧化硅，所述有機(jī)硅化合物例如為有機(jī)聚硅氧烷、有機(jī)烷氧基硅烷、有機(jī)氯硅烷或六有機(jī)二硅氮烷。填料可以是硅藻土、微細(xì)的石英、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鐵、氧化鈰、氫氧化鈰、氧化鎂、氧化鋅、碳酸鈣、硅酸鋯、碳黑或群青。可采用單獨(dú)一種填料或填料組合用來(lái)增強(qiáng)硅氧烷聚合物。
以100重量份硅氧烷聚合物計(jì)，填料的用量為約5至約200重量份，優(yōu)選約10至約100重量份，更優(yōu)選約20至約60重量份。
在填料表面上殘余的硅烷醇基團(tuán)可控制在二氧化硅與硅氧烷聚合物鏈中羥基或氧基團(tuán)間的氫鍵強(qiáng)度。在填料中的高濃度殘余硅烷醇會(huì)造成最后制品在貯藏期間的“結(jié)構(gòu)化(structuring)”或“皺片硬化(crepe hardening)”。這種作用導(dǎo)致難于在貯藏一段時(shí)間后對(duì)材料進(jìn)行加工。如果在填料中的硅烷醇官能基團(tuán)的濃度太高，則可加入處理劑以減少基團(tuán)至所需的濃度。硅烷醇反應(yīng)物處理劑可發(fā)生反應(yīng)而減少可利用的基團(tuán)的濃度至約8至約2羥基基團(tuán)/填料的(納米)2，優(yōu)選約7至約3羥基基團(tuán)/填料的(納米)2。表面處理過(guò)的二氧化硅是本發(fā)明優(yōu)選的填料，以每100重量份硅氧烷聚合物計(jì)，其用量為約10至約100重量份，優(yōu)選約20至約60重量份。
處理劑可混入填料中以減少填料硅烷醇基團(tuán)，從而改善填料的分配能力和/或減少硅氧烷橡膠老化所需的時(shí)間，并防止蠕變硬化和/或調(diào)節(jié)可塑性。處理劑可為一種有機(jī)硅烷、低粘度聚硅氧烷或硅氧烷樹(shù)脂，其具有1-6個(gè)碳原子的烷氧基和/或硅烷醇基團(tuán)。具體實(shí)例包括二苯基-硅烷二醇、二甲基硅烷二醇、甲基三乙氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷。低粘度聚硅氧烷可包含一種或多種選自甲基、苯基、乙烯基和3，3，3-三氟丙基的有機(jī)基團(tuán)。在25℃下聚硅氧烷的粘度為約1至約300cp，優(yōu)選約5至約100cp。以每100重量份填料計(jì)，處理劑的加入量為0.1至100重量份，優(yōu)選0.5至約50重量份，更優(yōu)選約1.0至約20重量份。優(yōu)選的硅烷醇-反應(yīng)物處理劑包括硅烷醇-終端的聚二甲基硅氧烷、八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和六甲基二硅氮烷(HMDZ)。
用于本發(fā)明組合物中的硅氧烷聚合物可由式I的重復(fù)單元表示 其中，R1每次出現(xiàn)獨(dú)立地表示C1-C4烷基或C2-C4亞烷基，R2每次出現(xiàn)獨(dú)立地表示C1-C4烷基、C1-C4鹵代烷基或C2-C4亞烷基；R3每次出現(xiàn)獨(dú)立地表示H、C1-C10烷基、C2-C4亞烷基、C4-C6環(huán)烷基、OH或C1-C4鹵代烷基；n表示整數(shù)1,000至20,000。
另一個(gè)優(yōu)選的組合物包含硅氧烷聚合物，其中，R1每次出現(xiàn)獨(dú)立地表示CH3或CH＝CH2；R2每次出現(xiàn)獨(dú)立地表示CH3、CH＝CH2或CH2CH2CF3；R3每次出現(xiàn)獨(dú)立地表示CH3、CH＝CH2、OH或CH2CH2CF3；n表示整數(shù)約4,000至約10,000。
另一個(gè)實(shí)施方案提供了一種組合物，其中，以硅氧烷聚合物為基準(zhǔn)計(jì)，硅氧烷聚合物的乙烯基含量為約0.05wt％至約0.5wt％。
可熱硫化的硅氧烷組合物也可包含其它添加劑，如耐熱改善劑如金屬的氧化物、氫氧化物和脂肪酸鹽、硫化返原抑制劑、阻燃劑如鉑化合物、防脫色劑、增塑劑如硅油、內(nèi)脫模劑如金屬皂、顏料和染料。
通過(guò)以下附圖和詳述，本發(fā)明的特征將更為明顯，這些非限定實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案。
圖1圖示說(shuō)明了本發(fā)明的方法。
在圖1中，本發(fā)明的裝置10包含高速混合段12和擠出機(jī)段14。高速混合段12可表示連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)，并可表示單一混合機(jī)或設(shè)置為順序操作的多個(gè)混合機(jī)。擠出機(jī)段14可為一個(gè)或多個(gè)同向旋轉(zhuǎn)嚙合雙螺桿擠出機(jī)、反轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)或單螺桿擠出機(jī)。優(yōu)選擠出機(jī)段14為同向旋轉(zhuǎn)嚙合雙螺桿擠出機(jī)或單螺桿往復(fù)式擠出機(jī)。當(dāng)擠出機(jī)段包括多個(gè)擠出機(jī)時(shí)，它們可順序連接或串聯(lián)。
在本發(fā)明的方法中，填料裝于減量(loss-in-weight)進(jìn)料機(jī)16中，并與硅氧烷聚合物20和處理劑22一起加至混合段12中。
在混合段12中，向聚合物、填料和處理劑施以高速、高強(qiáng)度力，以產(chǎn)生自由流動(dòng)的粉末預(yù)混物24。
需要適宜的末端速度(tip speed)和停留時(shí)間以將物料打碎，并用聚合物覆蓋填料并用處理劑潤(rùn)濕物料。物料在約3m/s至約100m/s的部件末端速度下混合以形成預(yù)混物。優(yōu)選部件的末端速度為約10m/s至約80m/s，更優(yōu)選約15m/s至約60m/s。物料需要一段停留時(shí)間以通過(guò)混合機(jī)。當(dāng)采用單個(gè)的混合機(jī)時(shí)，停留時(shí)間可為約3秒至約5分鐘。對(duì)于單個(gè)的混合機(jī)來(lái)說(shuō)，停留時(shí)間可為約5秒至約1分鐘，優(yōu)選約20秒至約45秒。混合段12可包含多個(gè)混合機(jī)。當(dāng)順序采用兩個(gè)混合機(jī)時(shí)，對(duì)兩個(gè)混合機(jī)來(lái)說(shuō)，停留時(shí)間可為約5秒至約10分鐘，或停留時(shí)間可為約10秒至約5分鐘，或優(yōu)選20秒至約3分鐘。混合段12可產(chǎn)生一種堆積密度為約0.3至約0.6，或約0.35至約0.55，甚至0.36至約0.48的產(chǎn)物。
有利地，該預(yù)混物24可用于連續(xù)過(guò)程(如本發(fā)明所述)或可貯藏并分布開(kāi)以在以后使用。在圖1中，將預(yù)混物24加至擠出機(jī)段14中，在此，其與添加劑26配料并脫除揮發(fā)性成分，產(chǎn)生可熱硫化的硅氧烷聚合物組合物30。
圖2說(shuō)明了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。圖2的裝置50包括連續(xù)環(huán)狀料層高速混合機(jī)52和順序設(shè)置的第二混合機(jī)54?？刹捎脙蓚€(gè)或多個(gè)混合機(jī)來(lái)增加停留時(shí)間以提供更均勻的預(yù)混物。圖2的裝置包括擠出機(jī)56，其順序連接至混合機(jī)52、54的下游和隨后的擠出機(jī)58。
在圖2所述的過(guò)程中，減量進(jìn)料機(jī)60將填料62計(jì)量加入第一混合機(jī)52中，以與聚合物62和處理劑66混合。將來(lái)自混合機(jī)52的產(chǎn)物68加至混合機(jī)54中，在此，產(chǎn)生自由流動(dòng)的粉末預(yù)混物70，再將其加至擠出機(jī)56中，在此，再加入附加的處理劑72以進(jìn)行進(jìn)一步的處理。附加的聚合物可在此步驟中加入(未示出)以制成低硬度(durometer)材料。在此步驟中加入加工助劑和其它添加劑74以產(chǎn)生一種產(chǎn)物76，將其排放至擠出機(jī)58中進(jìn)行脫揮發(fā)性成分處理78。擠出機(jī)58產(chǎn)生一種可熱硫化的硅氧烷聚合物組合物80備用。
圖3至8顯示了一個(gè)連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)以及相關(guān)的部件。
圖4和5為可以被安裝在能在本發(fā)明中使用的混合機(jī)中的加工部件的示意圖。圖3為連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)102的側(cè)面斷面圖，顯示出圖4和5的部件的布置。
在圖3中，混合機(jī)102包括具有縱向中心軸106的圓筒形外殼104。該外殼104在橫向端部處由端壁108、110密封著。軸106從外殼104的兩個(gè)端部穿過(guò)伸出并且由端壁108、110密封。進(jìn)料口112設(shè)在外殼104的頂部以基本成切線地通向外殼104的內(nèi)部，并且排料口114設(shè)在外殼104的下端，基本成切線地與外殼104內(nèi)部相通并且從外殼104的內(nèi)部通向外面。
在混合機(jī)102的軸106上設(shè)有各種樣式的加工部件。圖4顯示出在圖3中的連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)102內(nèi)部從轉(zhuǎn)動(dòng)軸106延伸并從軸106徑向伸出的混合部件116。如沿著軸106的縱向軸線看以及如圖7和8所示，這些混合部件116在軸向上成90°間隔排列?；旌喜考?16包括從底座120伸出而終止在末端扇形端頭122的桿118。圖示的混合部件116垂直于底座120伸出一個(gè)傾斜的葉片型頭122。該部件116以一個(gè)端頭傾斜角安裝在底座120中以提供相對(duì)增強(qiáng)的輸送(推進(jìn)的)功能或逆向混合功能，視情況而定。下文敘述部件的各種齒節(jié)和其功能，參照?qǐng)D6～9。
圖5顯示出在混合機(jī)102內(nèi)部從底座126中伸出并且從軸106上徑向定位的切割部件124。該切割部件124包括桿128，該桿端部130向外張開(kāi)并且在132向里傾斜以在其遠(yuǎn)端136處形成切割邊134。所示該部件124是垂直延伸的。該部件124可以以一個(gè)切割邊的傾斜角進(jìn)行安裝以便控制輸送和返混功能，如參照?qǐng)D6和圖9所述的一樣。如圖8所示，沿軸106縱軸線看，該部件124以90°間隔軸向排列。
圖6為這些部件的示意圖，顯示出相對(duì)于混合機(jī)軸106的部件齒節(jié)。圖6顯示出混合機(jī)106的第一引入部分138(第一部分)，其中設(shè)有沿著軸向輸送方向142安裝有端頭的混合部件140。填料/處理劑/硅氧烷聚合物材料通過(guò)如圖3所示的在第一部分138處的進(jìn)料口112被送進(jìn)混合機(jī)106，并且通過(guò)混合部件140沿著軸向輸送方向142進(jìn)行加速和啟動(dòng)。圖6所示為沿混合機(jī)軸106的縱向軸線152所限定的軸線看過(guò)去的部件端頭122和136的齒節(jié)，此處齒節(jié)角度由圖9所限定。在90°和小于180°之間傾斜的部件具有輸送功能，而在0°和小于90°之間傾斜的部件具有保持功能?；旌喜考?40延伸靠近外殼104的內(nèi)壁以避免死區(qū)，如圖7所示，這些混合部件140圍繞著軸106的圓周彼此相隔約90°。
這些混合部件140的輸送方向設(shè)定成與由圖9的坐標(biāo)軸146所定義的垂線成約138°，其中橫坐標(biāo)148與混合機(jī)軸的縱向軸線150一致，并且縱坐標(biāo)152垂直于軸線150。輸送部件140的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生了一個(gè)離心力，該離心力在部件140的徑向外端將材料拋成環(huán)狀。然后部件140的齒節(jié)使得控制成環(huán)狀的材料成螺旋形向前穿過(guò)混合機(jī)102內(nèi)部。
混合機(jī)102的第二部分154包括切割部件156，該部件與垂線成一個(gè)約118°的輸送方向角。這些切割部件156如圖9所示與輸送部件140一起圍繞著軸106在圓周上彼此間隔約90°，并且靠著外殼104的內(nèi)壁延伸以避免死區(qū)。部件156用來(lái)分離物料團(tuán)以加速填料變濕。
第三部分158包括向后推進(jìn)的輸送部件160以提供返混并增加停留時(shí)間。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，連續(xù)的環(huán)狀料層混合機(jī)102順序包括至少一個(gè)含混合部件的第一部分、一個(gè)含切割部件的第二部分以及含混合部件的第三部分。除了特定的混合或切割部件之外，這些部分可以包括其它部件。例如，第二部分可包括切割和混合部件。第一部分可以包括向前推進(jìn)的部件，第二部分可以包括向前和中立部件，并且第三部分可以包括用于增加停留時(shí)間的向后推進(jìn)部件。連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)102的全部部件可以包括約5到約80％的第一部分部件，約10到約85％的第二部分部件和約0到約75％的第三部分部件；優(yōu)選約10到約65％的第一部分部件，約10到約65％的第二部分部件和約10到約75％的第三部分部件；或者優(yōu)選約15到約55％的第一部分部件，約10到約45％的第二部分部件和約20到約65％的第三部分部件。
圖6所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其中連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)102順序包括一個(gè)含向前推進(jìn)的混合部件140的第一部分138、一個(gè)含向前推進(jìn)的切割部件156的第二部分154以及含向后推進(jìn)的混合部件160的第三部分158。如圖6所示，混合機(jī)102終止于一個(gè)含向前推進(jìn)的切割部件164繼之以一個(gè)用于噴射預(yù)混合料的中立部件168的第四部分162。第二部分154還可以包括一個(gè)向前推進(jìn)的混合部件166。
按照本發(fā)明，在連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)中的預(yù)混合在大量填料中產(chǎn)生未固化的聚合物的微細(xì)分散體。然后，將這種物料在擠出機(jī)中于壓縮、拉伸和剪切流動(dòng)場(chǎng)中進(jìn)行相轉(zhuǎn)換，成為配料狀態(tài)，而干的填料為少數(shù)相。填料在環(huán)狀料層混合機(jī)中的增密導(dǎo)致更短的摻入時(shí)間，從而顯著改善生產(chǎn)能力。
從以下的詳細(xì)討論中，本發(fā)明的這些和其它特性將更為明顯，這種非限定性實(shí)例說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。在實(shí)施例中，預(yù)混物的質(zhì)量由堆積密度、BET表面積、溶液和干粉末粒徑表征。預(yù)混物物料通過(guò)掃描電子顯微鏡、透射式電子顯微鏡和抗壓試驗(yàn)檢測(cè)。
實(shí)施例1Drais KTT連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)設(shè)有如表1所述的部件構(gòu)造。
表1部件號(hào)/說(shuō)明 角度*說(shuō)明1139 向前輸送和混合部件2136 向前輸送和混合部件3139 向前輸送和混合部件4135 向前輸送和混合部件5119 向前輸送和切割部件6117 向前輸送和切割部件7122 向前輸送和混合部件862 向后混合部件968 向后混合部件10 71 向后混合部件11 70 向后混合部件12 70 向后混合部件13 69 向后混合部件
1469 向后混合部件1567 向后混合部件1667 向后混合部件17124向前輸送和切割部件18185中立切割部件由圖9的坐標(biāo)軸146限定的垂線所成的角度(°)。
通過(guò)Doering泵(p＝240psi)，以40磅/小時(shí)的速度將硅橡膠加入混合機(jī)中，通過(guò)減量Acrisson進(jìn)料機(jī)以60磅/小時(shí)的速度加入預(yù)處理過(guò)的煅制二氧化硅。兩種進(jìn)料均在室溫下進(jìn)行?；旌蠙C(jī)在安培數(shù)15.5-16.5下于3000rpm下進(jìn)行操作。排出溫度從81°F增至89°F，殼體溫度保持在約73°F。制備七個(gè)具有0.40-0.42的堆積密度的樣品。
實(shí)施例2用63份的煅制二氧化硅和100份的聚合物膠重復(fù)實(shí)例1的Drais混合步驟。將來(lái)自Drais混合步驟的的產(chǎn)物立即加至班伯里混煉機(jī)中，在此，其與2.5份的甲氧基終端的流體處理劑、2.5份的硅烷醇流體處理劑/加工助劑和0.8份的乙烯基甲氧基硅烷交聯(lián)劑進(jìn)行配料，然后再用1.2份的催化劑于350°F下硫化10分鐘，并在450°F下進(jìn)行后烘烤。表2提供了對(duì)75 Duorometer產(chǎn)物所獲得的物理性質(zhì)。
實(shí)施例3作為比較，將填料和聚合物直接加至班伯里混煉機(jī)中，并與實(shí)施例2所述相同的物料進(jìn)行配料，相同的方式進(jìn)行硫化。表2提供了對(duì)75 Duorometer產(chǎn)物所獲得的物理性質(zhì)。
表2性質(zhì)/實(shí)施例 2 3肖氏A硬度 72 76伸長(zhǎng)率395366100％模量 322355
拉伸強(qiáng)度 1277 1302撕裂強(qiáng)度(tear)B 148 153比重 1.2261.203實(shí)施例4用63份的煅制二氧化硅和100份的聚合物膠重復(fù)實(shí)例1的Drais混合步驟。將來(lái)自Drais混合步驟的的產(chǎn)物立即加至班伯里混煉機(jī)中，在此，其與2.5份的甲氧基終端的流體處理劑、2.5份的硅烷醇流體處理劑/加工助劑和0.8份的乙烯基甲氧基硅烷交聯(lián)劑進(jìn)行配料。各物料的樣品在班伯里混煉機(jī)中在各種rpm下進(jìn)行配料。配料后的樣品用1.5份的2，4-二氯苯甲酰基過(guò)氧化物于260°F下硫化12分鐘。將形成的片狀樣品在200℃下后烘烤4小時(shí)。表3提供了對(duì)75 Duorometer樣品所獲得的物理性質(zhì)。
表3性質(zhì)/實(shí)施例RPM數(shù) 14002000 2800 3200肖氏A硬度 76 77 75 75伸長(zhǎng)率324 347 308 323100％模量 410 407 385 366拉伸強(qiáng)度 13271398 1210 1220撕裂強(qiáng)度B 134 126 126 130比重 1.207 1.2091.1981.199實(shí)施例5用63份的煅制二氧化硅和100份的聚合物膠重復(fù)實(shí)例1的Drais混合步驟。將來(lái)自Drais混合步驟的的產(chǎn)物連續(xù)加至雙螺桿、同向旋轉(zhuǎn)互嚙合擠出機(jī)中進(jìn)行配料，然后連續(xù)加至單螺桿往復(fù)擠出機(jī)中進(jìn)行均勻質(zhì)和汽提。最終的產(chǎn)物包括1.35份的乙烯基二醇交聯(lián)劑、2.0份的硅烷醇流體處理劑/加工助劑和3份的甲基乙烯基源作為交聯(lián)劑/增塑劑。產(chǎn)物的揮發(fā)性物質(zhì)含量低于1％。產(chǎn)物用1.5份的2，4-二氯苯甲?；^(guò)氧化物于260°F下硫化17分鐘。將形成的片狀產(chǎn)物在200℃F下后烘烤4小時(shí)。表4提供了對(duì)75 Duorometer樣品所獲得的物理性質(zhì)。
實(shí)施例6用61份的煅制二氧化硅和100份的聚合物膠重復(fù)實(shí)例1的Drais混合步驟。將來(lái)自Drais混合步驟的的產(chǎn)物連續(xù)加至雙螺桿、同向旋轉(zhuǎn)嚙合擠出機(jī)中進(jìn)行配料，然后連續(xù)加至反轉(zhuǎn)、非互相嚙合式雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行均勻質(zhì)和汽提。最終的產(chǎn)物包括1.0份的硅烷醇流體處理劑/加工助劑和0.5份的甲基乙烯基源作為交聯(lián)劑/增塑劑。產(chǎn)物的揮發(fā)性物質(zhì)含量低于1％。產(chǎn)物用1.5份的2，4-二氯苯甲?；^(guò)氧化物于260°F下硫化17分鐘。將形成的片狀產(chǎn)物在200℃下后烘烤4小時(shí)。表4提供了對(duì)40 Duorometer樣品所獲得的物理性質(zhì)。
表2性質(zhì)/實(shí)施例 5 6肖氏A硬度 70.137.8伸長(zhǎng)率327 519100％模量 420 108拉伸強(qiáng)度 14671078撕裂強(qiáng)度B 123 69比重 1.211.106結(jié)果表明，預(yù)混物可連續(xù)地在高速混合段中制備以形成自由流動(dòng)的顆粒狀濃縮物，其可連續(xù)排放至配料裝置以制備可熱硫化的硅氧烷組合物。
以上描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但本發(fā)明能夠進(jìn)行其它的改進(jìn)和變化，因而，本發(fā)明不受實(shí)施例的具體描述的限制。本發(fā)明包含了在權(quán)利要求范圍內(nèi)所有的變化和改變。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)，其包含以下順序的至少三部分包含混合部件的第一部分、包含切割部件的第二部分和包含混合部件的第三部分。
2.一種配料裝置，其包含第一段連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)；和至少一個(gè)隨后的一段，其包含一個(gè)與所述第一段連接的擠出機(jī)，以從所述第一段連續(xù)排放加工后的物料至所述第二段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的配料裝置，其中，第二段包含同向旋轉(zhuǎn)非互相嚙合式的雙螺桿擠出機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的配料裝置，其中，所述的段是分離并相鄰的兩段。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的配料裝置，其中，所述的第一段包含多個(gè)順序設(shè)置操作的混合機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的配料裝置，其中，所述的第一段包含多個(gè)混合機(jī)，其中，至少兩個(gè)混合機(jī)設(shè)置為串聯(lián)操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的配料裝置，其中，所述的至少一個(gè)隨后的段包含同向旋轉(zhuǎn)嚙合雙螺桿擠出機(jī)、反轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)或單螺桿往復(fù)式擠出機(jī)。
全文摘要
通過(guò)在連續(xù)環(huán)狀料層混合機(jī)中形成預(yù)混物并連續(xù)將這種預(yù)混物排放至配料裝置中進(jìn)行配料以形成填充的可熱硫化的硅氧烷組合物，可將高含量的處理過(guò)的煅制二氧化硅、加工流體和高分子量的硅氧烷聚合物連續(xù)配制成均勻的用二氧化硅填充的可熱硫化的硅氧烷組合物。
文檔編號(hào)B29B7/74GK1528582SQ20041002866
公開(kāi)日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2000年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月21日
發(fā)明者R·德恩, R 德恩, J·波法德, ǖ, N·辛格, 塔特, A·L·塔特 申請(qǐng)人:通用電氣公司