[發明專利]一種含氫聚硼硅氧烷改性白炭黑的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010816431.0
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN112143034B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 李美江;宋華鋒;劉美辰
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: C08K9/06
• 分類號: C08K9/06;C08K7/26;C08G77/56;C08L83/07;C08K5/14;C09C1/30;C09C3/08;C09C3/12
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及工業填料技術領域，針對現有技術中用于提升硅橡膠自粘性的聚硼硅氧烷結構難以控制的問題，公開了一種含氫聚硼硅氧烷改性白炭黑的制備方法及其應用，包括白炭黑、硼酸酯、甲基氫二烷氧基硅烷、甲基烷氧基硅烷、三甲基烷氧基硅烷、水、酸催化劑、鉑催化劑、有機溶劑。相較傳統聚硼硅氧烷制備方法，本發明所述制備方法不包含脫除有機溶劑工藝，避免了聚硼硅氧烷過度交聯，具有不易凝膠，結構和性能重現性好等優點；改性后的白炭黑表面引入B?O鍵，添加至硅橡膠后，可與硅橡膠Si?O鍵發生配位作用，提高硅橡膠自粘性能。相較傳統硼化合物增粘劑，含氫聚硼硅氧烷改性白炭黑不易潮解，在硅橡膠中分散更均勻，自粘性能更持久。

技術領域

本發明涉及工業填料技術領域，具體涉及一種含氫聚硼硅氧烷改性白炭黑及其制備方法以及在自粘性硅橡膠中應用，應屬于白炭黑改性及其在自粘性硅橡膠的應用技術領域。

背景技術

白炭黑因其具有粒徑小、比表面積大、質輕、耐熱性好、化學穩定性好、電絕緣性好等優異性能以及優異的補強性能而廣泛應用于橡膠、塑料、涂料、醫藥等行業。依據不同制備方法，白炭黑可分為氣相法和沉淀法兩大類。白炭黑表面存在的活性硅羥基及吸附水，使其呈親水疏油的特性，易團聚，在硅橡膠生膠中難以分散，具有混煉困難、易結構化等缺點。為此，需要對白炭黑進行表面疏水改性，使原來親水疏油的表面變成親油疏水的表面，提高產品的親油性、分散性和與有機物的相容性，才能拓展白炭黑的應用范圍。

白炭黑常用的改性劑有氯硅烷類、醇類、硅烷偶聯劑、硅氧烷類(如環硅氧烷、羥基硅油等)、硅氮烷類。改性工藝有干法、濕法和熱壓法等。干法改性適用于小批量、多品種；熱壓改性存在能耗高、設備要求高、且改性不均一等不足；濕法具有改性劑用量少、改性均一度高等優點，但存在使用溶劑問題。

現有的改性白炭黑對硅橡膠的主要作用是增強，其可以顯著增強硅橡膠的拉伸強度、撕裂強度、硬度等力學性能，但不能提高硅橡膠的自粘性能。硅橡膠分子結構是非極性的，它本身完全沒有自粘性。硅橡膠的自粘性主要通過添加硼酸、硼酸酯或聚硼硅氧烷等特種增粘劑來獲得。硅橡膠的自粘性與加入增粘劑的量密切相關，硼含量增加，自粘性增加。硼酸易吸潮，造成混煉膠的存放不穩定，在存放過程中析出白色片狀結晶物，硼酸酯易水解，聚硼硅氧烷制備工藝繁瑣，產品易凝膠，性能重現性差。采用含氫聚硼硅氧烷改性白炭黑，添加到硅橡膠體系中，不僅可以提高硅橡膠機械力學性能，還可提升硅橡膠自粘性能，為自粘性硅橡膠提供一種制備新方法，具有一定的重要意義。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中用于提升硅橡膠自粘性的聚硼硅氧烷結構難以控制、同時容易凝膠固化、制備工藝苛刻及產品重現性差的缺陷，提供了一種含氫聚硼硅氧烷改性白炭黑的制備方法及其應用。

本發明第一個目的在于提供一種能夠有效提升硅橡膠自粘性能，且不易凝膠固化，不會引發硅橡膠結構化的含氫聚硼硅氧烷改性白炭黑及其制備方法，該方法具有工藝簡單，產品重現性好等優點。

本發明的第二個目的在于提供一種含有含氫聚硼硅氧烷改性白炭黑的自粘性硅橡膠。在保證硅橡膠力學強度基礎上提高硅橡膠自粘性能，為自粘性硅橡膠提供一種制備新方法，滿足市場對自粘硅橡膠需求。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

本發明提供一種含氫聚硼硅氧烷改性白炭黑，包括白炭黑、硼酸酯、甲基氫二烷氧基硅烷、甲基烷氧基硅烷、三甲基烷氧基硅烷、水、酸催化劑、鉑催化劑、有機溶劑，所述含氫聚硼硅氧烷改性白炭黑中各組分含量按重量份數計如下：