本發(fā)明涉及一種有機(jī)硅膠粘劑及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
加成型有機(jī)硅膠粘劑具有耐高低溫、耐腐蝕、耐輻射、絕緣性及耐候性好特點(diǎn)?？烧辰咏饘?、塑料、橡膠、玻璃等，廣泛地應(yīng)用于航空、航天、電子、機(jī)械、建筑等領(lǐng)域。國內(nèi)對加成型有機(jī)硅膠粘劑已有研究，但存在的問題是高溫粘接強(qiáng)度不高，主要用于做密封膠，無法滿足航空航天等高性能粘接的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決現(xiàn)有加成型有機(jī)硅膠粘劑高溫粘接強(qiáng)度不高，無法滿足航空航天等高性能粘接要求的問題，而提供一種室溫固化高強(qiáng)度耐350℃有機(jī)硅膠粘劑及應(yīng)用。
一種室溫固化高強(qiáng)度耐350℃有機(jī)硅膠粘劑由甲組分及乙組分組成；所述的甲組分與乙組分的質(zhì)量比為1:1；
所述的甲組分按質(zhì)量份數(shù)由12份～15份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、40份～45份110-2硅橡膠、10份～15份乙烯基硅油、10份～15份預(yù)處理的氣相白炭黑、0.015份～0.03份氯鉑酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷及10份～12份預(yù)處理的氧化鐵紅制備而成；所述的甲組分中乙烯基硅油粘度為2000mPa·s～4000mPa·s；
所述的甲組分中預(yù)處理的氣相白炭黑是按以下步驟制備的：按質(zhì)量份數(shù)稱取5份～7份六甲基二硅氮烷、100份氣相白炭黑及100份粘度為2000mPa·s～4000mPa·s的乙烯基硅油，然后將稱取的5份～7份六甲基二硅氮烷和100份氣相白炭黑加入到100份粘度為2000mPa·s～4000mPa·s的乙烯基硅油中，在密煉機(jī)中密閉攪拌1h～2h后，升溫至溫度為160℃～180℃，在溫度為160℃～180℃的條件下，攪拌反應(yīng)2h～4h，冷卻后，得到預(yù)處理的氣相白炭黑；所述的氣相白炭黑的比表面積為270m2/g～300m2/g；
所述的甲組分中預(yù)處理的氧化鐵紅是按以下步驟制備的：使用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3％～5％的KH570丙酮溶液將4110氧化鐵紅潤濕，然后在通風(fēng)櫥晾干，晾干后置于烘箱中，加熱至溫度為180℃～200℃，在溫度為180℃～200℃的條件下，反應(yīng)3h～4h，隨爐冷卻至室溫，得到預(yù)處理的氧化鐵紅；
所述的乙組分按質(zhì)量份數(shù)由5份～10份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、40份～50份110-2硅橡膠、12份～15份乙烯基硅油、12份～15份預(yù)處理的氣相白炭黑、4份～6份含氫量為1.5％的含氫硅油及0.5份二氧化鈦色母制備而成，所述的乙組分中乙烯基硅油粘度為2000mPa·s～4000mPa·s；所述的乙組分中預(yù)處理的氣相白炭黑與甲組分中預(yù)處理的氣相白炭黑相同。
一種室溫固化高強(qiáng)度耐350℃有機(jī)硅膠粘劑用于航天飛行器外隔熱瓦、應(yīng)變隔離墊與機(jī)體鈦合金及雙馬復(fù)合材料的粘接，使用溫度為-120℃～350℃。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過增強(qiáng)填料氣相白炭黑的表面處理、添加耐熱添加劑4110氧化鐵紅、添加苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、高含氫硅樹脂等，制備一種高強(qiáng)度耐熱硅橡膠型膠粘劑，可用于航天飛行器熱防護(hù)材料的粘接，膠粘劑室溫剪切強(qiáng)度≥7.0MPa，350℃剪切強(qiáng)度≥3.0MPa，老化48h后強(qiáng)度基本無下降。而市售的有機(jī)硅膠粘劑由于其粘接強(qiáng)度不高，室溫剪切強(qiáng)度僅為3～5MPa，350℃剪切強(qiáng)度小于1MPa，耐高低溫性能差，適用溫度一般為-70～200℃，且僅作為密封膠使用。
氧化鐵紅是具有氧化—還原作用的金屬化合物，添加在硅橡膠中后，在一定的溫度范圍內(nèi)能夠阻止由于氧化產(chǎn)生的游離基反應(yīng)，從而阻止硅橡膠高溫下的降解，達(dá)到提高硅橡膠熱穩(wěn)定性的目的。
所述膠粘劑中的改性硅樹脂為苯基馬來酰亞胺基硅樹脂，該結(jié)構(gòu)硅樹脂有優(yōu)異的耐熱性和粘接性能，可顯著提高膠粘劑的耐熱粘接性能。
所述膠粘劑的固化劑為一種高含氫硅油，含氫量為1.5％，按含氫硅油氫含量與甲組分及乙組分中所有乙烯基的摩爾比為1.3:1進(jìn)行配比。采用的催化劑為氯鉑酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷。
具體實(shí)施方案
具體實(shí)施方案一：本實(shí)施方式是一種室溫固化高強(qiáng)度耐350℃有機(jī)硅膠粘劑由甲組分及乙組分組成；所述的甲組分與乙組分的質(zhì)量比為1:1；
所述的甲組分按質(zhì)量份數(shù)由12份～15份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、40份～45份110-2硅橡膠、10份～15份乙烯基硅油、10份～15份預(yù)處理的氣相白炭黑、0.015份～0.03份氯鉑酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷及10份～12份預(yù)處理的氧化鐵紅制備而成；所述的甲組分中乙烯基硅油粘度為2000mPa·s～4000mPa·s；
所述的甲組分中預(yù)處理的氣相白炭黑是按以下步驟制備的：按質(zhì)量份數(shù)稱取5份～7份六甲基二硅氮烷、100份氣相白炭黑及100份粘度為2000mPa·s～4000mPa·s的乙烯基硅油，然后將稱取的5份～7份六甲基二硅氮烷和100份氣相白炭黑加入到100份粘度為2000mPa·s～4000mPa·s的乙烯基硅油中，在密煉機(jī)中密閉攪拌1h～2h后，升溫至溫度為160℃～180℃，在溫度為160℃～180℃的條件下，攪拌反應(yīng)2h～4h，冷卻后，得到預(yù)處理的氣相白炭黑；所述的氣相白炭黑的比表面積為270m2/g～300m2/g；
所述的甲組分中預(yù)處理的氧化鐵紅是按以下步驟制備的：使用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3％～5％的KH570丙酮溶液將4110氧化鐵紅潤濕，然后在通風(fēng)櫥晾干，晾干后置于烘箱中，加熱至溫度為180℃～200℃，在溫度為180℃～200℃的條件下，反應(yīng)3h～4h，隨爐冷卻至室溫，得到預(yù)處理的氧化鐵紅；
所述的乙組分按質(zhì)量份數(shù)由5份～10份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、40份～50份110-2硅橡膠、12份～15份乙烯基硅油、12份～15份預(yù)處理的氣相白炭黑、4份～6份含氫量為1.5％的含氫硅油及0.5份二氧化鈦色母制備而成，所述的乙組分中乙烯基硅油粘度為2000mPa·s～4000mPa·s；所述的乙組分中預(yù)處理的氣相白炭黑與甲組分中預(yù)處理的氣相白炭黑相同。
本實(shí)施方式的有益效果是：本實(shí)施方式通過增強(qiáng)填料氣相白炭黑的表面處理、添加耐熱添加劑4110氧化鐵紅、添加苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、高含氫硅樹脂等，制備一種高強(qiáng)度耐熱硅橡膠型膠粘劑，可用于航天飛行器熱防護(hù)材料的粘接，膠粘劑室溫剪切強(qiáng)度≥7.0MPa，350℃剪切強(qiáng)度≥3.0MPa，老化48h后強(qiáng)度基本無下降。而市售的有機(jī)硅膠粘劑由于其粘接強(qiáng)度不高，室溫剪切強(qiáng)度僅為3～5MPa，350℃剪切強(qiáng)度小于1MPa，耐高低溫性能差，適用溫度一般為-70～200℃，且僅作為密封膠使用。
氧化鐵紅是具有氧化—還原作用的金屬化合物，添加在硅橡膠中后，在一定的溫度范圍內(nèi)能夠阻止由于氧化產(chǎn)生的游離基反應(yīng)，從而阻止硅橡膠高溫下的降解，達(dá)到提高硅橡膠熱穩(wěn)定性的目的。
所述膠粘劑中的改性硅樹脂為苯基馬來酰亞胺基硅樹脂，該結(jié)構(gòu)硅樹脂有優(yōu)異的耐熱性和粘接性能，可顯著提高膠粘劑的耐熱粘接性能。
所述膠粘劑的固化劑為一種高含氫硅油，含氫量為1.5％，按含氫硅油氫含量與甲組分及乙組分中所有乙烯基的摩爾比為1.3:1進(jìn)行配比。采用的催化劑為氯鉑酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷。
具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是：所述的甲組分是按以下步驟制備的：按質(zhì)量份數(shù)稱取12份～15份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、40份～45份110-2硅橡膠、10份～15份乙烯基硅油、10份～15份預(yù)處理的氣相白炭黑、0.015份～0.03份氯鉑酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷及10份～12份預(yù)處理的氧化鐵紅，然后將稱取的12份～15份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、40份～45份110-2硅橡膠、10份～15份乙烯基硅油、10份～15份預(yù)處理的氣相白炭黑、0.015份～0.03份氯鉑酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷及10份～12份預(yù)處理的氧化鐵紅投入密煉機(jī)中，在溫度為100℃～120℃的條件下，密閉攪拌2h～3h，冷卻后，在三輥研磨分散機(jī)上研磨2次～3次，得到甲組分。其它與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二之一的不同點(diǎn)是：所述的乙組分是按以下步驟制備的：按質(zhì)量份數(shù)稱取5份～10份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、40份～50份110-2硅橡膠、12份～15份乙烯基硅油、12份～15份預(yù)處理的氣相白炭黑、4份～6份含氫量為1.5％的含氫硅油及0.5份二氧化鈦色母，然后將稱取的5份～10份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、40份～50份110-2硅橡膠、12份～15份乙烯基硅油、12份～15份預(yù)處理的氣相白炭黑、4份～6份含氫量為1.5％的含氫硅油及0.5份二氧化鈦色母投入密煉機(jī)中，在溫度為100℃～120℃的條件下，密閉攪拌2h～3h，冷卻后，在三輥研磨分散機(jī)上研磨2次～3次，得到乙組分。其它與具體實(shí)施方式一或二相同。
具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一的不同點(diǎn)是：所述的甲組分按質(zhì)量份數(shù)由15份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、45份110-2硅橡膠、13份乙烯基硅油、13份預(yù)處理的氣相白炭黑、0.015份氯鉑酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷及10份預(yù)處理的氧化鐵紅制備而成；所述的甲組分中乙烯基硅油粘度為3200mPa·s。其它與具體實(shí)施方式一至三相同。
具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一的不同點(diǎn)是：所述的甲組分中預(yù)處理的氣相白炭黑是按以下步驟制備的：按質(zhì)量份數(shù)稱取5份六甲基二硅氮烷、100份氣相白炭黑及100份粘度為3200mPa·s的乙烯基硅油，然后將稱取的5份六甲基二硅氮烷和100份氣相白炭黑加入到100份粘度為3200mPa·s的乙烯基硅油中，在密煉機(jī)中密閉攪拌1h后，升溫至溫度為180℃，在溫度為180℃的條件下，攪拌反應(yīng)4h，冷卻后，得到預(yù)處理的氣相白炭黑；所述的氣相白炭黑的比表面積為290m2/g。其它與具體實(shí)施方式一至四相同。
具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一的不同點(diǎn)是：所述的甲組分中預(yù)處理的氧化鐵紅是按以下步驟制備的：使用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5％的KH570丙酮溶液將4110氧化鐵紅潤濕，然后在通風(fēng)櫥晾干，晾干后置于烘箱中，加熱至溫度為180℃，在溫度為180℃的條件下，反應(yīng)4h，隨爐冷卻至室溫，得到預(yù)處理的氧化鐵紅。其它與具體實(shí)施方式一至五相同。
具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一的不同點(diǎn)是：所述的乙組分按質(zhì)量份數(shù)由5份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、40份110-2硅橡膠、12份乙烯基硅油、12份預(yù)處理的氣相白炭黑、6份含氫量為1.5％的含氫硅油及0.5份二氧化鈦色母制備而成，所述的乙組分中乙烯基硅油粘度為3200mPa·s。其它與具體實(shí)施方式一至六相同。
具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式是一種室溫固化高強(qiáng)度耐350℃有機(jī)硅膠粘劑用于航天飛行器外隔熱瓦、應(yīng)變隔離墊與機(jī)體鈦合金及雙馬復(fù)合材料的粘接，使用溫度為-120℃～350℃。
本實(shí)施方式的有益效果是：本實(shí)施方式通過增強(qiáng)填料氣相白炭黑的表面處理、添加耐熱添加劑4110氧化鐵紅、添加苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、高含氫硅樹脂等，制備一種高強(qiáng)度耐熱硅橡膠型膠粘劑，可用于航天飛行器熱防護(hù)材料的粘接，膠粘劑室溫剪切強(qiáng)度≥7.0MPa，350℃剪切強(qiáng)度≥3.0MPa，老化48h后強(qiáng)度基本無下降。而市售的有機(jī)硅膠粘劑由于其粘接強(qiáng)度不高，室溫剪切強(qiáng)度僅為3～5MPa，350℃剪切強(qiáng)度小于1MPa，耐高低溫性能差，適用溫度一般為-70～200℃，且僅作為密封膠使用。
氧化鐵紅是具有氧化—還原作用的金屬化合物，添加在硅橡膠中后，在一定的溫度范圍內(nèi)能夠阻止由于氧化產(chǎn)生的游離基反應(yīng)，從而阻止硅橡膠高溫下的降解，達(dá)到提高硅橡膠熱穩(wěn)定性的目的。
所述膠粘劑中的改性硅樹脂為苯基馬來酰亞胺基硅樹脂，該結(jié)構(gòu)硅樹脂有優(yōu)異的耐熱性和粘接性能，可顯著提高膠粘劑的耐熱粘接性能。
所述膠粘劑的固化劑為一種高含氫硅油，含氫量為1.5％，按含氫硅油氫含量與甲組分及乙組分中所有乙烯基的摩爾比為1.3:1進(jìn)行配比。采用的催化劑為氯鉑酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷。
具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式八不同點(diǎn)是：所述的一種室溫固化高強(qiáng)度耐350℃有機(jī)硅膠粘劑具體是按以下步驟進(jìn)行應(yīng)用的：將室溫固化高強(qiáng)度耐350℃有機(jī)硅膠粘劑擠到待粘接材料表面，涂抹均勻后，晾置5min～8min后合攏，用手或膠滾壓實(shí)，然后粘接部位采用重力或真空加壓0.04MPa～0.06MPa的條件下，室溫加壓4h，卸壓后室溫放置24h，即完成一種室溫固化高強(qiáng)度耐350℃有機(jī)硅膠粘劑的應(yīng)用。其它與具體實(shí)施方式八相同。
采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果：
實(shí)施例一：本實(shí)施例所述的一種室溫固化高強(qiáng)度耐350℃有機(jī)硅膠粘劑由甲組分及乙組分組成；所述的甲組分與乙組分的質(zhì)量比為1:1；
所述的甲組分按質(zhì)量份數(shù)由15份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、45份110-2硅橡膠、13份乙烯基硅油、13份預(yù)處理的氣相白炭黑、0.015份氯鉑酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷及10份預(yù)處理的氧化鐵紅制備而成；所述的甲組分中乙烯基硅油粘度為3200mPa·s；
所述的甲組分中預(yù)處理的氣相白炭黑是按以下步驟制備的：按質(zhì)量份數(shù)稱取5份六甲基二硅氮烷、100份氣相白炭黑及100份粘度為3200mPa·s的乙烯基硅油，然后將稱取的5份六甲基二硅氮烷和100份氣相白炭黑加入到100份粘度為3200mPa·s的乙烯基硅油中，在密煉機(jī)中密閉攪拌1h后，升溫至溫度為180℃，在溫度為180℃的條件下，攪拌反應(yīng)4h，冷卻后，得到預(yù)處理的氣相白炭黑；所述的氣相白炭黑的比表面積為290m2/g；
所述的甲組分中預(yù)處理的氧化鐵紅是按以下步驟制備的：使用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5％的KH570丙酮溶液將4110氧化鐵紅潤濕，然后在通風(fēng)櫥晾干，晾干后置于烘箱中，加熱至溫度為180℃，在溫度為180℃的條件下，反應(yīng)4h，隨爐冷卻至室溫，得到預(yù)處理的氧化鐵紅；
所述的乙組分按質(zhì)量份數(shù)由5份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、40份110-2硅橡膠、12份乙烯基硅油、12份預(yù)處理的氣相白炭黑、6份含氫量為1.5％的含氫硅油及0.5份二氧化鈦色母制備而成，所述的乙組分中乙烯基硅油粘度為3200mPa·s；所述的乙組分中預(yù)處理的氣相白炭黑與甲組分中預(yù)處理的氣相白炭黑相同。
所述的甲組分是按以下步驟制備的：按質(zhì)量份數(shù)稱取15份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、45份110-2硅橡膠、13份乙烯基硅油、13份預(yù)處理的氣相白炭黑、0.015份氯鉑酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷及10份預(yù)處理的氧化鐵紅，然后將稱取的15份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、45份110-2硅橡膠、13份乙烯基硅油、13份預(yù)處理的氣相白炭黑、0.015份氯鉑酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷及10份預(yù)處理的氧化鐵紅投入密煉機(jī)中，在溫度為120℃的條件下，密閉攪拌2h，冷卻后，在三輥研磨分散機(jī)上研磨3次，得到甲組分；
所述的乙組分是按以下步驟制備的：按質(zhì)量份數(shù)稱取5份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、40份110-2硅橡膠、12份乙烯基硅油、12份預(yù)處理的氣相白炭黑、6份含氫量為1.5％的含氫硅油及0.5份二氧化鈦色母，然后將稱取的5份含苯基馬來酰亞胺基硅樹脂、40份110-2硅橡膠、12份乙烯基硅油、12份預(yù)處理的氣相白炭黑、6份含氫量為1.5％的含氫硅油及0.5份二氧化鈦色母投入密煉機(jī)中，在溫度為120℃的條件下，密閉攪拌2h，冷卻后，在三輥研磨分散機(jī)上研磨3次，得到乙組分。
將甲組分及乙組分裝入雙組分AB比例膠筒中，靜置48h脫泡后安裝活塞即可。使用時(shí)安裝靜態(tài)混合管擠出即可使用，該包裝可省去傳統(tǒng)雙組分有機(jī)硅膠粘劑在使用時(shí)先稱量后混合再真空脫泡這些步驟。
將室溫固化高強(qiáng)度耐350℃有機(jī)硅膠粘劑擠到待粘接材料表面，涂抹均勻后，晾置8min后合攏，用膠滾壓實(shí)，然后粘接部位采用真空加壓0.04MPa的條件下，室溫加壓4h，卸壓后室溫放置24h，得到被粘接件；所述的待粘接材料為鈦合金TC4。
將被粘接件按照GB/T7124-2008標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行剪切強(qiáng)度測試，對本實(shí)施例的室溫固化高強(qiáng)度耐350℃有機(jī)硅膠粘劑按照GB/T2790-1995標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行180°剝離強(qiáng)度測試，按照GB/TGB/T 528-1998標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率測試，測試結(jié)果如表1所示：
表1
由表1可知，膠粘劑室溫剪切強(qiáng)度≥7.0MPa，350℃剪切強(qiáng)度≥3.0MPa，老化48h后強(qiáng)度基本無下降。而市售的有機(jī)硅膠粘劑由于其粘接強(qiáng)度不高，室溫剪切強(qiáng)度僅為3～5MPa，350℃剪切強(qiáng)度小于1MPa，耐高低溫性能差，適用溫度一般為-70～200℃，且僅作為密封膠使用。