[发明专利]一种高活性含氢氟硅油交联剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高活性含氢氟硅油交联剂及其制备方法，该交联剂的分子结构中，侧基氢与主链硅氧链节之间存在一个二甲基硅氧链节，与常规含氢氟硅油结构中侧基氢直接相连于主链的硅原子上的结构相比，该结构降低了三氟丙基的空间位阻效应，减小了三氟丙基对硅氢的屏蔽影响，提高了主链上硅氢的反应活性，在加成类型氟硅橡胶的硫化体系中，添加少量即可达到良好的硫化效果，提升氟硅橡胶的力学性能。

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，具体涉及一种高活性含氢氟硅油交联剂及其制备方法。

背景技术

加成类型的氟硅橡胶是以含乙烯基的聚氟硅氧烷作为基胶，以含硅氢的低聚硅氧烷作为交联剂，在铂金催化剂的作用下，通过硅氢加成反应形成三维网络结构的弹性体。其中，加成型氟硅橡胶的交联剂通常指含氢氟硅油，产品黏度范围20～500mPa.s，含氢量在0.01～1.6％之间。交联剂含氢氟硅油的结构对氟硅橡胶的性能具有显著的影响作用，由于含氢氟硅油在主链二甲基硅氧链节之中引入了部分的三氟丙基甲基硅氧链节，可以很好的解决含氢硅油作为交联剂与氟硅基胶不相容的问题，防止氟硅橡胶在混炼过程中出现分层现象，有利于硅氢加成的顺利进行，改善了硫化效果，提高了氟硅橡胶的力学性能，同时也有助于耐油性的提高。

目前，行业内有关含氢氟硅油的制备，一是共水解法，主要采用三氟丙基甲基二氯硅烷、甲基氢二氯硅烷在低温条件下共水解制备，封端剂一般使用六甲基二硅氧烷或四甲基二氢二硅氧烷。该方法由于不同氯硅烷的水解速率不同，共水解的产物中组分复杂，含氢氟硅油的聚合度和收率都很低，效率低下。另外，对于含氢氟硅油的合成，还有催化共聚的方法，该方法多以三甲基三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷和四甲基四氢环四硅氧烷或含氢硅油在酸性催化剂的作用下进行共聚得到，但是不同单体的开环活性差异较大，共聚过程中，产物的组成比例不易掌控，影响质量。

无论采用氯硅烷共水解法还是单体共聚的方法，产物含氢氟硅油的分子结构中，硅氢键的组成方式均为三氟丙基甲基硅氧链节连接于甲基氢硅氧链节的结构，分子结构式通常为：H(CH₃)₂SiO-[Si(CH₂CH₂CF₃)(CH₃)O]_m-[Si(H)(CH₃)O]_n-Si(CH₃)₂H。该结构中，由于三氟丙基较大的空间位阻效应，对与其相邻的硅氢键存在一定的屏蔽影响，造成分子主链中硅氢的反应活性低，在硫化的过程中，即使按照配方比例投入理论上完全满足加成反应用量的交联剂，其实际的使用效果也并不如意。上述含氢氟硅中的硅氢由于活性较低，硫化时并未完全参与反应，仍旧保持相当一部分留存于体系之中，致使氟硅橡胶的硫化不完全、交联程度低，制品软、黏、强度差，包括力学性能和耐油性能等都达不到使用要求。

此外，本发明的申请人前期专利文件CN108586750A公开了一种加成型液体氟硅橡胶交联剂的制备方法，其步骤包括：(1)惰性气体保护下，将无水三氯化铝和浓盐酸搅拌混合，进行酸化处理，得到一种酸化体系；(2)将三氟丙基甲基环三硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷和四甲基二硅氧烷按照一定的质量比投入上述酸化体系中进行共聚反应；(3)反应完全后，降温，负压抽滤除去三氯化铝，中和滤液并水洗至中性；(4)负压、升温脱除低沸物，降温即得加成型液体氟硅橡胶交联剂。该交联剂中主链的甲基氢硅氧链节与三氟丙基甲基硅氧链节之间存在二甲基硅氧链节，可在一定程度上减弱三氟丙基的屏蔽影响，但与本发明交联剂的结构相比，其硅氢的活性仍显不足。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高活性含氢氟硅油交联剂及其制备方法。该交联剂的分子结构中，主链上的侧基氢与硅氧链节之间存在一个二甲基硅氧链节，与常规含氢氟硅油结构中侧基氢直接相连于主链的硅原子上的结构相比，该结构降低了三氟丙基的空间位阻效应，减小了三氟丙基对硅氢的屏蔽影响，提高了主链上硅氢的反应活性，在加成类型氟硅橡胶的硫化体系中，添加少量即可达到良好的硫化效果，提升氟硅橡胶的力学性能。