[發(fā)明專利]一種POSS改性硅烷封端液體氟橡膠、膠黏劑及制備方法

有效

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• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111925529B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李偉;王偉;王芳;史鈺;付曉夢;李春濤
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所
• 主分類號: C08G77/442
• 分類號: C08G77/442;C09J183/10;C09J11/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王永芳

本發(fā)明提供了一種POSS改性硅烷封端液體氟橡膠、膠黏劑及制備方法，將預(yù)除水處理后的端羥基液體氟橡膠置于反應(yīng)釜中，加入異氰酸酯和催化劑，在惰性氣氛下升溫至60～100℃反應(yīng)2～4h；將羥基官能度不小于2的多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)溶解在溶劑中，然后滴加到反應(yīng)釜中，繼續(xù)保溫反應(yīng)；將反應(yīng)體系降溫至30～50℃，并向其中滴加氨基硅烷偶聯(lián)劑進行封端，滴加完畢后保溫反應(yīng)至異氰酸酯基團反應(yīng)完全；反應(yīng)結(jié)束后除去體系中的溶劑，得到改性液體氟橡膠。將改性液體氟橡膠、納米無機顆粒、催化劑混合均勻，得到膠黏劑。本發(fā)明采用硅烷水解縮合的固化方式替代傳統(tǒng)的異氰酸酯基團固化，所制備的氟橡膠膠黏劑易于使用，更加安全環(huán)保，力學(xué)性能和耐油性能優(yōu)異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液體氟橡膠技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種POSS改性硅烷封端液體氟橡膠、膠黏劑及制備方法。

背景技術(shù)

氟橡膠是主鏈和側(cè)基碳原子接有電負(fù)性極強的氟原子的合成橡膠，其C-F 鍵能大且共價半徑達0.064nm，氟原子緊緊包圍在碳原子周圍，使得氟橡膠具有良好的耐熱、耐油、耐化學(xué)介質(zhì)性能。但是分子結(jié)構(gòu)的特殊性也造成了氟橡膠加工性能差的缺陷，這在很大程度上限制了氟橡膠的工業(yè)化應(yīng)用，因此對液體氟橡膠的研發(fā)成為了進一步研發(fā)的焦點。液體氟橡膠既具有良好的加工性能，又具有固體氟橡膠的優(yōu)異性能，很好的彌補了固體氟橡膠在模壓、擠出成型中工藝性能差的缺陷。

液體氟橡膠還可以用于膠黏劑的制備，通過異氰酸酯實現(xiàn)基團間的化學(xué)反應(yīng)。如中國專利CN105860004A中介紹了一種碳硼烷改性的含氟聚氨酯的制備方法，以端羥基碳硼烷聚芳酯、端羥基液體氟橡膠、小分子多元醇和異氰酸酯為原料，制備出一種既耐高溫，又耐強酸和有機溶劑的新型高分子膠黏劑。利用異氰酸酯基團和水的反應(yīng)實現(xiàn)交聯(lián)的膠黏劑體系，異氰酸酯基團易于殘留，在后期成型過程中存在環(huán)保和致敏問題。此外，由于該膠黏劑體系異氰酸酯基團和水的固化反應(yīng)會產(chǎn)生CO₂，固化后的膠層內(nèi)易出現(xiàn)氣泡，降低了膠層的結(jié)構(gòu)強度。

基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，有必要對膠黏劑的制備方法進行研究，以解決制備膠黏劑時異氰酸酯殘留造成環(huán)保和致敏、或者膠黏劑使用時發(fā)泡、或者膠黏劑本身存在的力學(xué)性能缺陷等問題中的至少一個問題，充分發(fā)揮氟橡膠在耐高溫、耐有機溶劑方面的優(yōu)異性能，同時兼具環(huán)保性和良好的粘接性，在耐油性密封領(lǐng)域以及特種基材粘接領(lǐng)域具有更好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明人進行了銳意研究，提供了一種POSS 改性硅烷封端液體氟橡膠、膠黏劑及制備方法，該改性氟橡膠使用硅烷封端，同時將POSS特殊的籠型分子結(jié)構(gòu)引入分子主鏈中，提高了液體氟橡膠的力學(xué)性能；后期利用硅烷間的水解縮合反應(yīng)進行交聯(lián)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的NCO固化，避免了異氰酸酯基團在體系中的殘留，同時解決了使用過程中有氣泡產(chǎn)生，降低膠層結(jié)構(gòu)強度的問題。該改性氟橡膠制得的膠黏劑既能充分發(fā)揮氟橡膠在耐高溫、耐有機溶劑方面的優(yōu)異性能，同時又兼具環(huán)保性和良好的粘接性，在耐油性密封領(lǐng)域以及特種基材粘接領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景，從而完成本發(fā)明。

本發(fā)明提供了的技術(shù)方案如下：

第一方面，一種改性液體氟橡膠的制備方法，包括：

步驟1，將預(yù)除水處理后的端羥基液體氟橡膠置于反應(yīng)釜中，加入異氰酸酯和催化劑，在惰性氣氛下升溫至60～100℃反應(yīng)2～4h；

步驟2，將羥基官能度不小于2的多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)溶解在溶劑中，然后滴加到反應(yīng)釜中，繼續(xù)保溫反應(yīng)；

步驟3，將反應(yīng)體系降溫至30～50℃，并向其中滴加氨基硅烷偶聯(lián)劑進行封端，滴加完畢后保溫反應(yīng)至異氰酸酯基團反應(yīng)完全；

步驟4，反應(yīng)結(jié)束后除去體系中的溶劑，得到改性液體氟橡膠。

第二方面，一種改性液體氟橡膠，通過上述第一方面所述的制備方法制得。

第三方面，一種膠黏劑，包括如下重量份的原料組分：