探討以水解物為原料合成107硅橡膠的影響因素

倪志遠(河北省唐山市南堡開發區唐山三友硅業有限責任公司硅橡膠車間 063305)

107 硅橡膠是制備室溫硫化硅橡膠的基礎原料，其是縮合型室溫硫化(RTV)硅橡膠的基礎膠，通常情況下，它的原料是二甲基硅氧烷混合環體(DMC)，用其作為原料進行，此方法中還需要用到堿性催化劑氫氧化鉀，脫完水后將其加入用來催化聚合，等到物料的黏度聚合到了理想狀態之后加入水進行降解、封端，之后用磷酸中和催化劑氫氧化鉀， 最后在高溫高真空條件下脫除低分子即制得107 硅橡膠。107 硅橡膠可以在室溫條件下自行硫化成彈性體，前提是添加了交聯劑和催化劑之后，這個彈性體有一系列有點并且性能穩固。

107 硅橡膠用途廣泛： 例如可以作為原料用于RTV 模具硅橡膠、硅酮玻璃膠和消泡劑中；因為它絕緣性能良好，還可以用于無線電行業或者電子儀器儀表的組合， 在電子電器件的粘接密封、絕緣方面有著廣泛的用途。 這樣有利于耐熱、防潮、防震；除此之外，在汽車、紡織、建筑等行業都有舉足輕重的用途。 伴隨著建筑行業的不斷發展壯大， 其作為建筑密封膠的原料需求量也大大增加，所以它的市場競爭的越發的激烈。 目前很多廠家為了降低生產成本， 會使用二甲基二氯硅烷水解物替代二甲基硅氧烷混合環體（DMC）來作為原料聚合生產107 硅橡膠，因為二甲基二氯硅烷水解物價格相對較低。 這個實驗是用水解物經過脫水、氫氧化鉀堿膠催化聚合、磷酸中和、脫除低分子等一系列工序制得產物的，進一步關于溫度對于單程收率、產品黏度的影響進行研究。

一、 實驗

1、主要原料和儀器

黏度小于30mPa·S 和小于100×10-6 水分的水解物， 自制；DMC，唐山三友硅業有限責任公司；氫氧化鉀（分析純）：天津市申泰化學試劑有限公司；磷酸分析純）天津市申泰化學試劑有限公司。

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2、催化劑的制備

在90℃的溫度下，把一定量的氫氧化鉀和脫水后的DMC 一起進行聚合，氫氧化鉀會逐漸溶解，等到溶解完全并且物料呈現出澄清透明之后進行脫除低分子，最后等待冷卻后封裝，以備使用。

3、中和劑的制備

在溫度低于80℃情況下把脫水后的DMC 和一定量的磷酸進行真空聚合，伴隨著溫度的不斷升高脫出水分，物料的黏度也會跟著慢慢增強，等到物料呈現成均勻并且透明了，冷卻之后進行封裝，以備使用。

4、107硅橡膠的制備

把約為3500g 的水解物加入到5000mL 的三口燒瓶里邊，對其進行攪拌，伴隨著攪拌水解物溫度會上升；一般情況下，當溫度升高到90℃的時候脫水的量是1h， 當溫度繼續升高到120℃的時候才將50×10-6 的氫氧化鉀堿膠放進去， 聚合反應在溫度為120～160℃之間時1～4h； 然后加入100×10-6 的磷酸中和劑，進行15 分鐘的攪拌中和；繼續升高物料溫度，待物料溫度升高到180℃的時候抽真空≤-0．092MPa 脫除低分子，直到無餾分流出。

5、性能測試

測試107 硅橡膠的黏度： 使用旋轉黏度進行測試的溫度是在常溫25℃的情況下。 在不循環使用脫出的低分子的情況下，用產物質量除以原料質量就是單程收率。 例如：2100 g 水解物加入氫氧化鉀堿膠之后聚合得到的107 硅橡膠是1780g，回收低分子是304 g，那么單程收率=(1780／2100)×l00% =84.76%

二、 結果與討論

1、溫度對單程收率和產品黏度的影響

圖1 是溫度、單程收率和產品黏度的關系曲線。

圖1 可以看出， 聚合反應的單程收率是跟隨著聚合溫度的提高而有所提高的， 反應的單程收率趨向于穩定的時候是溫度升高超過150℃以后；另外，產物的黏度同樣是跟隨著聚合溫度的升高而隨之增大的，并且黏度增長幅度隨著溫度正比例增大。最終得出：聚合溫度比較合適的是140—150℃。

2、聚合時間對產品黏度影響

圖2 可以顯示出， 伴隨著聚合時間的增長聚合反應的單程收率會有明顯的提高，但如果聚合的時間大于4h 的時候，聚合反應的單程收率的提高反而不那么明顯了； 另外產物的黏度也是隨著聚合時間的增長而有所增加， 產物黏度的增加會變得緩慢的時候是聚合的時間大于4h 的時候。 最終得出：聚合時間比較合適的是4h。

所以，在107 硅橡膠聚合反應過程中，從聚合開始到物料黏度升高的時間通常被稱為漲黏時間。 如果漲黏的時間特別久會導致其聚合的時間正比例增加， 但是聚合時間太長是對于工業化非常不利的； 所以合理的控制漲黏的時間在合理的范圍內對107 硅橡膠聚合有重要意義。

三、結論

本文對以氫氧化鉀堿膠作為催化劑， 用二甲基二氯硅烷水解物作為原料制備107 硅橡膠受溫度和聚合時間的影響情況進行了研究；最后的結論是：溫度同時對于產物的黏度和產物的單程收率都有比較大的影響，但是與聚合時間的影響不同，其只影響到物料的單程收率，對于產物黏度的影響不太大。 那么聚合產物的比較適宜的溫度是140～150℃；比較適宜的時間是4h。

107 硅橡膠正如文章開始的時候所說的那樣，有著廣泛的用途。 伴隨著建筑行業的發展，107 硅橡膠需求量也成正比例的增加。 由此說明，以氫氧化鉀堿膠作為催化劑，用二甲基二氯硅烷水解物作為原料而制備的107 硅橡膠的發展前途會越來越光明。

[1] 王奉平． 線性聚硅氧烷縮聚反應的探討[J]． 有機硅料，2005，19(2)：20—22．

[2]幸松民，王一璐．有機硅合成工藝及產品應用[M]．北京：化學工業出版社，2001，655．