[发明专利]一种阳离子硅橡胶微粉及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于硅橡胶微粉领域，特别涉及一种润湿性、抗老化、抗冲击性能优异、适合阴离子基材加工改性的阳离子硅橡胶微粉及其制备方法和应用。

背景技术

由硅橡胶乳液通过喷雾干燥等方法脱水后可得到的硅橡胶微粉，以其在有机材料中良好的分散性和相容性，可将其作为一种外加剂添加到其他聚合物材料中来提高材料的扛冲强度、润滑性和加工性能，尤其是通过阳离子型乳液聚合制备的硅橡胶微粉，以其特殊的阳离子乳化层结构，可作为阴离子型基材的填料或补强剂使用。但是一般通过乳液聚合得到的液体硅橡胶机械性能较差，使其制备的硅橡胶微粉在应用中受到限制，通常需加入二氧化硅(SiO2)、沸石、碳纳米管等填料进行补强，然而在水相乳液体系中，上述填料与硅橡胶的界面相容性较差，并且交联聚合物易在这些填料颗粒的表面凝集而以凝胶析出，破坏了乳液体系。纳米二氧化硅水相分散液的分子结构中存在较多硅羟基，易与羟基封端的聚硅氧烷发生偶联反应而克服相容性问题，因此较适用于水相体系乳液产品的增强改性，并且还可以对硅橡胶乳液的粒径和交联密度产生影响，从而赋予其制成品硅橡胶微粉更优异的性能。

传统的硅橡胶乳液按其中所加乳化剂的种类可分为以阴离子型硅橡胶乳液、阳离子硅橡胶乳液及非离子型硅橡胶乳液三大类，目前市面上主要以阴离子型的硅橡胶微粉为主，但是对于有些阳离子型基材的加工改性时会出现电荷排斥作用而分相甚至分层，补强和改性效果会随时间的延长而大大降低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足之处，，本发明的首要目的在于提供一种相容性、分散性、抗老化及机械性能优异的阳离子型硅橡胶微粉的制备方法。该制备方法整体操作工艺简便、可控性强，且整个体系为水性环境，安全环保。

本发明另一目的在于提供一种由上述方法制备得到的相容性、分散性、抗老化及机械性能优异的阳离子型硅橡胶微粉。

本发明再一目的在于提供上述阳离子型硅橡胶微粉在阴离子型基材中加工改性的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种阳离子硅橡胶微粉的制备方法，包括以下操作步骤：通过有机硅氧烷单体在复合表面活性剂和催化剂作用下，聚合得到线性聚硅氧烷乳液，再加入固化剂和纳米二氧化硅分散液得到阳离子硅橡胶乳液，最后通过喷雾法干燥成微粉。

上述的一种阳离子硅橡胶微粉的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将复合表面活性剂和催化剂溶于水中，加入有机硅氧烷单体，剪切乳化，高压均质，恒温反应，得到线性聚硅氧烷乳液；

(2)将步骤(1)所得线性聚硅氧烷乳液降温后，加入纳米二氧化硅分散液和交联剂，恒温反应，喷雾干燥成型即得到阳离子硅橡胶微粉。

所述复合表面活性剂、催化剂、有机硅氧烷单体、交联剂及纳米二氧化硅分散液的质量比为(2～4):(0.5～1.5):30:(1.5～2.5)：(0.5～1.5)；所述的复合表面活性剂为阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的复配，优选阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的质量比为(1～3):1。

所述的阳离子表面活性剂为烷基三甲基季铵盐、二烷基二甲基季铵盐、苄基烷基二甲基季铵盐、单烷基季铵盐、烷基聚氧乙烯基甲基季铵盐、N-烷基二乙醇胺盐、聚乙烯多胺盐、吡啶盐、咪唑啉和吗啉中的至少一种，其中烷基为C12～C18的长链烷基，优选为十八烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种；所述的非离子表面活性剂为异构醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚、三甲基壬醇聚氧乙烯醚、单硬脂酸甘油酯、脂肪酸聚氧乙烯酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸醋、聚甘油脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、聚氧乙烯硬化蓖麻油脂肪酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯、失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸聚氧乙烯醚酯、失水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚酯、失水山梨醇三硬脂酸聚氧乙烯醚酯、蓖麻油聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚以及适应于水包油体系的有机硅表面活性剂中的至少一种，优选为为异构十三醇聚氧乙烯醚和OFX-0193硅油中的至少一种。