一種低密度發泡硅橡膠組合物和硅橡膠海綿的制作方法
【專利說明】一種低密度發泡硅橡膠組合物和硅橡膠海綿 【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種低密度發泡硅橡膠組合物和硅橡膠海綿，屬于有機硅高分子材料 領域。 【【背景技術】】
[0002] 加成型硅橡膠是指乙烯基聚硅氧烷和含氫硅氧烷在鉑族金屬化合物催化作用下， 發生硅氫加成反應，交聯固化形成的具有一定力學性能的硅橡膠產品。
[0003] 硅橡膠海綿材料是指在基礎硅橡膠配方基礎上，通過添加發泡劑，經過發泡固化 后制備的多孔尚分子彈性材料。娃橡膠發泡海綿具有減震、隔首、無毒、不易燃，生理惰性等 特點，在航空航天、建筑、汽車、電子、食品藥品、個人用品領域都有非常重要的應用。
[0004] 加成型硅橡膠發泡主要有兩種方法。一種是化學發泡的方法，即使用在一定溫度 下自身能分解產生氣體的化學發泡劑加入到硅橡膠中進行發泡。這種發泡方法工藝簡單， 容易調配出合適的泡孔大小。最早在專利US3425967A中就開始使用化學發泡的方法制備硅 橡膠海綿材料，并在后來被廣泛應用。但是化學發泡的缺點就是使用的化學發泡劑殘留通 常有一定生理毒性和氣味，從而影響了其使用范圍。
[0005] 另外一種方法就是硅氫發泡。這種方法是利用硅橡膠組合物本身的組分含氫硅氧 烷和含羥基活性氫的小分子發泡劑在鉑系金屬催化劑的催化作用下反應產生氫氣進行發 泡。這種發泡的優點是不用添加有毒有氣味的物質，發泡固化后硅橡膠海綿制品完全無毒 無味，使用范圍不受限制。專利US4189545A中最先使用水作為發泡劑，利用水分子的活性氫 和硅氫反應產氫發泡，隨后US4590222A中使用一元醇作為發泡劑，US5358975A使用多元醇 作為發泡劑，都是利用醇中的羥基和硅氫反應產氫發泡。
[0006] 發明人通過現有硅氫發泡技術制備硅橡膠發泡海綿時發現，現有技術存在發泡率 較低，發泡固化后的海綿泡孔大小不均勻，密度較大的缺點。 【
【發明內容】
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[0007] 本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種安全無毒，發泡率高，固化后 形成的硅橡膠海綿泡孔大小均勻、密度小的低密度發泡硅橡膠組合物。
[0008] 本發明的另一目的是提供一種上述發泡硅橡膠組合形成的硅橡膠海綿。
[0009] 本發明人通過實驗發現，在現有公開的硅氫發泡硅橡膠組合物配方基礎上，添加 一定量的非離子型表面活性劑，特別是額外添加含水的粉體和非離子型表面活性劑配合使 用，能極大改善組合物的發泡性能，獲得比常規組合物配方更高的發泡率，更低的產品密 度，更好的泡孔均勻度。
[0010] 本發明為了實現發明目的，采用以下技術方案：
[0011] -種低密度發泡硅橡膠組合物，其特征在于使用非離子型表面活性劑作為發泡助 劑。
[0012] 本發明中的非離子型表面活性劑常溫下為固體，即其熔點不低于40°C，優選熔點 40°C~70°C的非離子型表面活性劑，如司盤60、司盤40、單月桂酸甘油酯、單檸檬酸甘油酯、 單琥珀酸甘油酯等。非離子型表面活性劑的熔點過低會導致發泡硅橡膠組合物難以發泡， 得不到良好的硅橡膠海綿材料。
[0013] 本發明組合物中含有乙烯基聚硅氧烷，每100質量份乙烯基聚硅氧烷添加0.1~5 質量份非離子型表面活性劑，優選〇. 3~2份，更優選0.5~1.0份。當非離子型表面活性劑的 添加量過少時，起不到良好的促進發泡效果，添加量過多時，會影響發泡硅橡膠的固化。
[0014] 本發明組合物中添加有含水量為1~60 %的含水粉體，含水粉體的含水量優選2 % ~20 %，更優選2 %~15 %。含水粉體的含水量較低時，起不到良好的促發泡效果;含水量較 高時，可能會造成含水粉體和硅橡膠的相容性變差，導致發泡不均勻。含水粉體的含水量可 通過暴露在加濕空氣中方法提高含水量，通過加熱方法減少含水量，以便獲得合適的含水 量。
[0015] 該含水粉體的平均粒徑為〇 · 1~100μπι，優選0 · 3μηι~50μηι。當粉體的粒徑過小時， 會造成發泡硅橡膠組合物的加工困難，粉體粒徑過大時，容易造成硅橡膠海綿泡孔不均。
[0016] 本發明中的含水粉體為自身能物理吸附一定量水分，具有一定含水量的無機或者 有機的粉體材料。
[0017] 含水粉體為無機粉體時，可選擇沉淀白炭黑(未處理）、竹炭粉、碳酸鈣粉、硅藻土、 硅微粉、硅灰石粉、膨潤土等;含水粉體為有機粉體時，可選擇纖維素粉、甲基纖維素粉、羥 丙基甲基纖維素粉、羥乙基纖維素粉、聚乙烯醇粉等。含水粉體可選用上述粉體中的一種粉 體或幾種粉體組合使用。
[0018] 本發明中含水粉體的添加量為每1〇〇份質量乙烯基聚硅氧烷添加0.1~20質量份， 優選0.3~10質量份，更優選0.5~5質量份。含水粉體添加量過低時，起不到良好的促發泡 效果;添加量過高時，會導致發泡硅橡膠組合物粘度上升，發泡時泡孔過大且不均勻。
[0019] 本發明一種低密度發泡硅橡膠組合物，其特征在于具體含有以下組分： (Α)乙烯基聚硅氧烷 100質量份； (Β)含氫娃氧焼 1~20質量份； (C)含羥基的小分子發泡劑 0.1~2(1質量份;
[0020] (D)鉑族金屬化合物催化劑 1 -lOOOOppm? (E) 非離子型表面活性劑 0.1~5質量份； (F) 含水的粉體 0.2~20份； (G) 其它可添加組分。
[0021 ]本發明中(A)組分，乙烯基聚硅氧烷由下述結構通式(A1)所示：
[0022] (A1)，
[0023] 式以1)中心表示相同的或者不同的不含脂肪族不飽和基團的一價烴基或者一價 取代烴基，如甲基、乙基、丙基、丁基等烷基，環己基、環戊基等環烷基，苯基、苯甲基、苯乙基 等芳基等，以及這些基團中的氫原子部分被鹵素原子、氰基等取代的基團，如三氟丙基等， 優選甲基和苯基。Ri基團的種類和比例可以根據硅橡膠海綿材料不同的用途和需要進行調 整，如從通用和降低成本考慮，可選擇全甲基;需要耐低溫或者耐紫外照射的硅橡膠海綿材 料，可選用具有較高苯基含量的苯基和甲基的組合。
[0024] 式(A1)*R2表示含不飽和基團的烴基，如乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯、戊烯、乙 炔基等，從原料易得和反應活性的方面考慮，優選乙烯基。
[0025] 式(A1)中R3表示和心，1?2相同或者不同的獨立一價基團，可為甲基，苯基，乙烯基 等。從加成反應的活性以及固化后硅橡膠海綿的性能考慮，R3優選具有反應活性的乙烯基 基團。
[0026] 式(A1)中的n+m+2表示乙烯基聚硅氧烷的平均聚合度，其中，n20，m20。
[0027] 本發明中的乙烯基聚硅氧烷的粘度（25°C)為10~l，000,000mPa · s，優選50~ 200,000mPa · s，更優選100~100,000mPa · s。當乙烯基聚硅氧烷的粘度過大時，會造成加 工和發泡困難;粘度過小時硅橡膠海綿產品得不到所需的特性。
[0028]為了形成交聯體系，此乙烯基聚硅氧烷每個分子中至少有兩個烯基基團。乙烯基 基團可以在分子的任何位置，包括分子鏈中和分子鏈兩端，或者兩者的結合，優選至少分子 鏈兩端有兩個乙烯基基團。
[0029]乙烯基聚硅氧烷的種類可以選取一種，或者兩種以上進行組合并用。
[0030] 本發明中的(B)組分含氫硅氧烷為環狀，線性或者支鏈型含氫硅氧烷。含氫硅烷中 與硅原子直接相連的氫原子(硅氫)不僅能和(A)組分中的乙烯基發生加成反應，固化形成 交聯體系，還能和發泡劑反應產生氫氣進行發泡，因此本發明中含氫硅氧烷平均每個分子 中至少含有三個或者三個以上與硅原子直接相連的氫原子。與硅原子直接相連的氫原子可 以位于分子鏈中，分子鏈兩端或者這兩種位置的組合，優選位于分子鏈上，更優選分子鏈上 每個娃原子都有一個氫原子與之相連。含氫硅氧烷中與娃原子相連的其它基團為相同的或 者不同的不含脂肪族不飽和基團的一價烴基或者一價取代烴基，如甲基、乙基、丙基、丁基 等烷基，環己基、環戊基等環烷基，苯基、苯甲基、苯乙基等芳基等，以及這些基團中的氣原 子部分被鹵素原子、氰基等取代的基團，如三氟丙基等，優選全部為甲基。
[0031] 本發明中含氫硅氧烷的粘度（25°C)優選0.5~10,000mPa · s，特別優選1~1， OOOmPa · s。含氛硅氧烷的含氛量為0.001%~1.67%，優選0.1 %~1.6%，更優選1.0%~ 1.6 %。含氫硅氧烷的種類可以選取一種，或者兩種以上進行組合并用。
[0032] 本發明中的（C)組分選擇含羥基的小分