阅读说明：本技术 一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶及其制备方法 (Silicon rubber for rubber roller with high adhesion to metal and preparation method thereof ) 是由 黄冰林 林林浩 于 2020-07-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及硅橡胶的领域,尤其涉及一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶及其制备方法。该硅橡胶包括甲基乙烯基硅橡胶生胶、白碳黑、有机硅氧烷与N,N-间苯撑双马来酰亚胺。其制备方法为：先将甲基乙烯基硅橡胶生胶、白碳黑与有机硅氧烷在100℃以内混合成团,然后将混合物升温到140℃以上,并在140-160℃搅拌1-3小时,将混合物冷却到100℃以下,加入N,N-间苯撑双马来酰亚胺,混合成团,得到所需硅橡胶。本发明硅橡胶在制成胶辊时,不需要粘合剂就可以与金属辊芯粘合,且粘合效果较好。(The invention relates to the field of silicone rubber, in particular to silicone rubber for a rubber roller with high adhesion to metal and a preparation method thereof. The silicone rubber comprises methyl vinyl silicone rubber raw rubber, white carbon black, organic siloxane and N, N-m-phenylene bismaleimide. The preparation method comprises the following steps: firstly, mixing raw methyl vinyl silicone rubber, white carbon black and organosiloxane at the temperature of 100 ℃ to form a cluster, then heating the mixture to the temperature of more than 140 ℃, stirring the mixture at the temperature of 140 ℃ and 160 ℃ for 1 to 3 hours, cooling the mixture to the temperature of less than 100 ℃, adding N, N-m-phenylene bismaleimide, and mixing the mixture to form the cluster to obtain the required silicone rubber. When the silicone rubber is prepared into the rubber roller, the silicone rubber can be bonded with the metal roller core without an adhesive, and the bonding effect is good.)

一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶及其制备方法

技术领域

本申请涉及硅橡胶的领域，尤其是涉及一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶及其制备方法。

背景技术

胶辊是一种金属辊芯与硅橡胶构成的一种生产中的常用零件，目前胶辊用硅橡胶对硅橡胶原料的回弹性有较高的要求，且要求硅橡胶与金属辊芯(常用的为铁芯)有良好的粘结性能。在提高硅橡胶的回弹性时，通常是通过调整硅橡胶生胶的乙烯基含量来提高硅橡胶的回弹性。而硅橡胶与金属芯材的粘接则通常是通过使用粘结剂来满足要求的。

用于粘结剂的种类较多，选用时较为复杂，而且有的粘接效果不好，有的耐热性不佳，如果选用粘接剂不当，会影响硅橡胶和芯材之间的粘结性，造成胶辊成品出现脱胶现象，严重影响胶辊制品的使用寿命。

因此，发明人认为，亟需开发一种无需使用胶粘剂就能与芯材进行粘合的硅橡胶。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶，其具有不需要胶粘剂即可与金属芯材进行粘合的优点。

本发明的第二个目的在于提供一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶的制备方法，其用于制备上述硅橡胶。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶，包括以下重量份的组分：

100份甲基乙烯基硅橡胶生胶；

20-70份白碳黑；

1.5-10份有机硅氧烷；

1-10份N,N-间苯撑双马来酰亚胺。

通过采用上述技术方案，甲基乙烯基硅橡胶生胶中加入白碳黑后，可以很好地提高硅橡胶的力学性质，对硅橡胶进行补强。有机硅氧烷的加入，可以提高硅橡胶的加工性与储存时长，N,N-间苯撑双马来酰亚胺的添加，可以提高硅橡胶与金属的粘结性，除此之外，加入N,N-间苯撑双马来酰亚胺同时也可以提高硅橡胶回弹性。

进一步地，所述N,N-间苯撑双马来酰亚胺为工业级及以上级别的N,N-间苯撑双马来酰亚胺。

通过采用上述技术方案，采用工业级及以上级别的N,N-间苯撑双马来酰亚胺具有较好的纯度，其中的杂质较少，制得的硅橡胶与金属连接好。

进一步地，所述甲基乙烯基硅橡胶生胶的摩尔质量为30-50W，且其中乙烯基含量为0.03-5％(摩尔比)。

通过采用上述技术方案，选用甲基乙烯基硅橡胶生胶的摩尔质量为30-50W，且其中乙烯基摩尔比含量为0.03-5％，可以较好地与其他原料混合均匀，而且所制得的胶辊的力学性质较佳。

进一步地，所述有机硅氧烷为烷氧基或者羟基封端的聚二甲基硅氧烷。

通过采用上述技术方案，烷氧基或者羟基封端的聚二甲基硅氧烷可缩短混料时间并改善硅橡胶的储存性能和加工性能。

进一步地，还包括0.1-0.5份硬脂酸类化合物。

通过采用上述技术方案，当加入硬脂酸类化合物后，可以有效改善硅橡胶的脱辊性和脱模性，便于硅橡胶成型。

所述硬脂酸类化合物为硬脂酸、硬脂酸锌或硬脂酸镁中的一种或几种化合物的混合物。

通过采用上述技术方案，当采用硬脂酸、硬脂酸锌或硬脂酸镁中的一种或多种物质后，所制得的硅橡胶的辊筒加工性能、脱模性能以及力学性能均较好。

进一步地，还包括40-60份无机填料。

通过采用上述技术方案，加入无机填料后，可以改善硅橡胶的某些特性，如耐油性、导热性和剥离性等，虽然会使硅橡胶的力学性质下降，但是下降不明显，使其加工得到的辊筒具有更好的综合性能。

进一步地，所述无机填料为高岭土、硅藻土或石英粉中一种或多种物质。

通过采用上述技术方案，高岭土、硅藻土或石英粉均可以作为填料，当其加入硅橡胶中，有效提高其硬度。

进一步地，所述硅藻土为改性硅藻土，由下述方法制得：

步骤一：预处理，将硅藻土水洗10-20min，分离后烘干，将水洗后的硅藻土与质量为硅藻土的3-5％的氧化铁混合后焙烧，焙烧温度为270-300℃，焙烧2-4h，焙烧后冷却至室温，将混合物研磨，后加入去离子水中，浸泡1-2d，分离并干燥得到预处理后的硅藻土；

步骤二：将预处理后的硅藻土加入质量为预处理后的硅藻土的1-2％的磷酸乙酯，加入去离子水浸没硅藻土，超声10-20min，保持温度在40-50℃，离心后分离，得到改性硅藻土。

通过采用上述技术方案，在制备改性硅藻土时，先将硅藻土水洗，使其中含有的较多的杂质洗脱，然后将其与氧化铁混合均匀后进行焙烧，使其表面焙烧出缺氧结构，使其表面积增大，后进行研磨，使其与氧化铁混合较为均匀，且氧化铁可以包覆在硅藻土表面的空隙中，然后加入磷酸乙酯后，超声处理，对硅藻土表面进行二次改性，使其便于与硅橡胶中的其他物质混合，且混合后的硅橡胶具有较好的力学性质与耐热性。

进一步地，所述改性硅藻土由下述方法制得：

步骤一：预处理，将1kg硅藻土水洗15min，分离后烘干，将水洗后的硅藻土与质量为硅藻土的4％的氧化铁混合后焙烧，焙烧温度为280℃，焙烧3h，焙烧后冷却至室温，将混合物研磨，后加入去离子水中，浸泡1.5d，分离并干燥得到预处理后的硅藻土；

步骤二：将预处理后的硅藻土加入质量为预处理后的硅藻土的1.5％的磷酸乙酯，加入去离子水浸没硅藻土，超声15min，保持温度在45℃，离心后分离，得到改性硅藻土。

通过采用上述技术方案，通过上述方法制得的硅藻土添加在硅橡胶中，使硅橡胶具有较好综合性能，同时各项物理机械性能不会出现明显的下降。

进一步地，还包括1-5份耐热剂。

通过采用上述技术方案，耐热剂可以提高硅橡胶的耐热能力，提高硅橡胶的使用的范围。

进一步地，所述耐热剂为氧化铁、氧化铈或辛酸铁中的一种或多种混合。

通过采用上述技术方案，加入氧化铁、氧化铈或辛酸铁中的一种或多种后，所得到的硅橡胶的耐热能力有所提高，而且成本适中。

进一步地，一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶，包括以下重量份的组分：

100份甲基乙烯基硅橡胶生胶；

40份白碳黑；

4.5份有机硅氧烷；

8份N,N-间苯撑双马来酰亚胺；

0.1份硬脂酸锌。

通过采用上述技术方案，上述配方制成的硅橡胶，其具有较好的拉伸强度，回弹性较好，且粘结性较好。

进一步地，一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶，包括以下重量份的组分：

100份甲基乙烯基硅橡胶生胶；

40份白碳黑；

4.5份有机硅氧烷；

8份N,N-间苯撑双马来酰亚胺；

0.1份硬脂酸锌；

50份无机填料。

通过采用上述技术方案，上述配方制成的硅橡胶，其具有较好硬度与回弹性，且其粘接性较好。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将甲基乙烯基硅橡胶生胶、白碳黑、有机硅氧烷和硬脂酸类化合物在100℃以内混合成团；

步骤二：将混合物升温到140-180℃，并在140-160℃搅拌1-3小时；

步骤三：将混合物冷却到100℃以下；

步骤四：加入N,N-间苯撑双马来酰亚胺，混合成团。

通过采用上述技术方案，先将生胶、白碳黑、有机硅氧烷与硬脂酸类混合均匀，然后将其升温混炼进行热处理，然后降低其温度，加入N,N-间苯撑双马来酰亚胺，防止温度过高对N,N-间苯撑双马来酰亚胺影响，分散均匀后将其混合成团，完成炼制。

进一步地，还包括步骤五：加入无机填料和/或耐热剂，混合成团。

通过采用上述技术方案，当需要提高耐热性或提高硬度时，可以在混合成团的硅胶中加入无机填料和/或耐热剂，使得所得到的硅橡胶具有相应的特性。

进一步地，一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将甲基乙烯基硅橡胶生胶、白碳黑、有机硅氧烷与硬脂酸类化合物在90℃混合成团；

步骤二：将混合物升温到160℃，并在140℃搅拌1-3小时；

步骤三：将混合物冷却到95℃；

步骤四：加入N,N-间苯撑双马来酰亚胺，混合成团。

通过采用上述技术方案，采用上述步骤制得的硅橡胶，其具有较好的粘接性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

第一、由于本发明采用添加N,N-间苯撑双马来酰亚胺，N,N-间苯撑双马来酰亚胺分子结构中的羧基可以极大的提高与金属的粘结性能，同时由于与羧基相邻的双键与硅橡胶中的双键发生交联反应，因此能够明显的提高硅橡胶的硬度和回弹性。

第二、本发明中优选采用改性硅藻土添加到硅橡胶中，在提高硅橡胶硬度的同时，可以提高其伸长率，而且可以协同耐热剂提高硅橡胶的耐热效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明下列各个实施例和对比例中，各原料均市售可得，其中，甲基乙烯基硅橡胶生胶选用摩尔质量为45W，且其中乙烯基摩尔比含量为0.16％。

制备例1

一种改性硅藻土，由下述方法制得：

步骤一：预处理，将1kg硅藻土水洗10min，分离后烘干，将水洗后的硅藻土与质量为硅藻土的5％的氧化铁混合后焙烧，焙烧温度为300℃，焙烧2h，焙烧后冷却至室温，将混合物研磨，后加入去离子水中，浸泡1d，分离并干燥得到预处理后的硅藻土；

步骤二：将预处理后的硅藻土加入质量为预处理后的硅藻土的2％的磷酸乙酯，加入去离子水浸没硅藻土，超声20min，保持温度在50℃，离心后分离，得到改性硅藻土。

制备例2

一种改性硅藻土，由下述方法制得：

步骤一：预处理，将1kg硅藻土水洗20min，分离后烘干，将水洗后的硅藻土与质量为硅藻土的3％的氧化铁混合后焙烧，焙烧温度为270℃，焙烧4h，焙烧后冷却至室温，将混合物研磨，后加入去离子水中，浸泡2d，分离并干燥得到预处理后的硅藻土；

步骤二：将预处理后的硅藻土加入质量为预处理后的硅藻土的1％的磷酸乙酯，加入去离子水浸没硅藻土，超声10min，保持温度在40℃，离心后分离，得到改性硅藻土。

制备例3

一种改性硅藻土，由下述方法制得：

步骤一：预处理，将1kg硅藻土水洗15min，分离后烘干，将水洗后的硅藻土与质量为硅藻土的4％的氧化铁混合后焙烧，焙烧温度为280℃，焙烧3h，焙烧后冷却至室温，将混合物研磨，后加入去离子水中，浸泡1.5d，分离并干燥得到预处理后的硅藻土；

步骤二：将预处理后的硅藻土加入质量为预处理后的硅藻土的1.5％的磷酸乙酯，加入去离子水浸没硅藻土，超声15min，保持温度在45℃，离心后分离，得到改性硅藻土。

实施例1

一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶，由下述方法制备得到：

步骤一：将重量份数如表1所示的甲基乙烯基硅橡胶生胶、白碳黑、有机硅氧烷和硬脂酸类化合物加入捏合机中，在90℃混合成团。

步骤二：将混合物升温到145℃，并在150℃搅拌2小时。

步骤三：将混合物冷却到95℃。

步骤四：加入重量份数如表1所示N,N-间苯撑双马来酰亚胺，混合成团。

步骤五：将步骤四得到的混合物中加入表1所示的重量份数的耐热剂，搅拌均匀。

实施例2

一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶，与实施例1的区别在于，采用表1所示的重量份数的原料制备，且在步骤一中，在85℃混合成团；

步骤二中，升高混合物温度为140℃，并在140℃下搅拌1h；

步骤三中，将混合物冷却至90℃。

实施例3

一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶，与实施例1的区别在于，采用表1所示的重量份数的原料制备，且在步骤一中，在98℃混合成团；

步骤二中，升高混合物温度为180℃，并在160℃下搅拌1h；

步骤三中，将混合物冷却至98℃。

实施例4

一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶，与实施例1的区别在于，采用表1所示的重量份数的原料制备。

实施例5

一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶，与实施例1的区别在于，采用表1所示的重量份数的原料制备，且步骤五的具体步骤为：将步骤四得到的混合物中加入表1所示的重量份数的无机填料与耐热剂，其中硅藻土采用市售硅藻土，混合成团。

实施例6

一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶，与实施例5的区别在于，采用表1所示的重量份数的原料制备，且硅藻土采用制备例1制得的硅藻土。

实施例7

一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶，与实施例6的区别在于，采用表1所示的重量份数的原料制备，且硅藻土采用制备例2制得的硅藻土。

实施例8

一种与金属高粘结性的胶辊用硅橡胶，与实施例6的区别在于，采用表1所示的重量份数的原料制备，且硅藻土采用制备例3制得的硅藻土。

对比例1

一种硅橡胶，由下述方法制备得到：

步骤一：将重量份数如表1所示的甲基乙烯基硅橡胶生胶、白碳黑、有机硅氧烷与硬脂酸类化合物加入捏合机中，在100℃以内混合成团；

步骤二：将混合物升温到140℃，并在150℃搅拌2小时；

步骤三：将混合物冷却到100℃以下；

步骤四：将步骤三得到的混合物中加入表1所示的重量份数的无机填料，其中硅藻土采用市售硅藻土，混合成团。

对比例2

一种硅橡胶，由下述方法制备得到：

步骤一：将重量份数如表1所示的甲基乙烯基硅橡胶生胶、白碳黑、有机硅氧烷与硬脂酸类化合物加入捏合机中，在100℃以内混合成团；

步骤二：将混合物升温到140℃，并在150℃搅拌2小时；

步骤三：将混合物冷却到100℃以下，得到所需硅橡胶

表1

性能检测试验

检测方法

1.硬度测试：根据GB/T 531-2009中的测试标准，对实施例1-8与对比例1-2所制得的硅橡胶进行硬度测试，测试数据如表2所示。

2.拉伸强度测试：根据GB/T 528-2008中的测试标准，对实施例1-8与对比例1-2所制得的硅橡胶进行拉伸强度测试，测试数据如表2所示。

3.伸长率测试：根据GB/T 528-2008中的测试标准，对实施例1-8与对比例1-2所制得的硅橡胶进行伸长率测试，测试数据如表2所示。

4.撕裂强度测试：根据GB/T 529-2008中的测试标准，对实施例1-8与对比例1-2所制得的硅橡胶进行撕裂强度测试，测试数据如表2所示。

5.回弹性测试：根据GB/T 1681-2009中的测试标准，对实施例1-8与对比例1-2所制得的硅橡胶进行回弹性测试，测试数据如表2所示。

6.粘结性测试：根据下述方法，对实施例1-8与对比例1-2所制得的硅橡胶进行粘结性测试，测试数据如表2所示。

6.1.准备铁片，铁片尺寸为6*3*0.5mm，使用前用酒精清洗，保证其洁净；然后放入模具中。

6.2.将加好1.2％双二五硫化剂(双二五含量45％)硅橡胶20g放入模具中，170℃*5min硫化。

6.3.取出含有铁片的硅橡胶，冷却至室温。

6.4.如果硅橡胶和铁片粘合在一起，无法撕开，粘结性评价为好；

如果硅橡胶和铁片可以部分撕开，粘结性评价为一般；

如果硅橡胶和铁片能够全部撕开，粘结性评价为无。

7.耐热性测试：将硫化好的硅橡胶试片进行硬度、拉伸强度、伸长率的测试，再将前述硫化好的硅橡胶置于在250℃烤箱中烘烤70h，测试烘烤后的硅橡胶试片的硬度、拉伸强度、伸长率。

如果同时满足硬度变化小于10度，拉伸强度和伸长率保留率大于50％，则评价为好；如果部分满足硬度变化小于10度，拉伸强度和伸长率保留率大于50％，则评价为一般；如果全部不符合硬度变化小于10度，拉伸强度和伸长率保留率大于50％，则评价为差。

耐热性测试结果如表2所示。

表2

从表2可以看出，对比例1与实施例1-8对比可知，加入N,N-间苯撑双马来酰亚胺后，由于N,N-间苯撑双马来酰亚胺分子结构中的羧基可以极大的提高与金属的粘结性能，因此加入1份即可取得明显的增粘效果。同时由于与羧基相邻的双键容易打开并与硅橡胶中的双键发生交联反应，因此能够明显的提高硅橡胶的硬度和回弹性。而不添加N,N-间苯撑双马来酰亚胺，硅橡胶与金属之间完全无粘结性，同时对比例1中回弹性也较添加N,N-间苯撑双马来酰亚胺的更差。

从表2可以看出，对比例2与实施例1-8对比可知，加入N,N-间苯撑双马来酰亚胺与无机填料后，可以提高硅橡胶与金属的粘结性能，除此之外，还可以改变硅橡胶的力学性质，使其可以适用于不同的使用条件下。

从表2可以看出，实施例1-8来说，在制备硅橡胶时，当加入甲基乙烯基硅橡胶生胶、白碳黑、有机硅氧烷、N,N-间苯撑双马来酰亚胺后，可以有效提高硅橡胶与金属的粘结能力，而且可以具有较好的力学性质，除此之外，加入耐热剂的硅橡胶可以耐250℃的高温，具有良好的耐热效果。除此之外，当采用辛酸铁作为耐热剂时，具有添加量小的优点，即只需少量辛酸铁添加即可使硅橡胶的耐热性得到明显的提升。除此之外，实施例1-5与对比例6-8来说，添加改性硅藻土与耐热剂可以有效提高硅橡胶的耐热性与部分力学性质，虽然加入无机填料可以提高硅橡胶的硬度，但是会降低其伸长率等力学性质，加入的改性硅藻土较普通无机填料可以在提高硬度的同时，使其伸长率降低较少，而且改性硅藻土可以协同耐热剂，提高硅橡胶的耐热性能。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。