一種抗菌高溫硅橡膠的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種抗菌高溫硅橡膠的制備方法。
【背景技術】
[0002] 硅橡膠產品應用廣泛，并且隨著生活水平的不斷提高，功能型硅橡膠產品的市場 需求越來越大，其中工業生產、醫療衛生、民生保健等領域都對硅橡膠產品的抗菌性要求較 高，如機床設備、手術儀器、醫療用品、人造器官、食用器皿等。硅橡膠按硫化方式和硫化溫 度，分熱硫化型（高溫硫化硅橡膠HTV)和室溫硫化型（RTV)。室溫硅橡膠常溫下即可交聯固 化，物理常態為流體或粘稠膏狀，常被用于粘合劑、密封劑、防護涂料、灌封材料和制低溫模 具等。高溫硅橡膠物理力學性能優良、強度大、耐高溫，通過加入不同的添加劑可獲得相應 的性能；相比于室溫硅橡膠，高溫硅橡膠用途廣泛，適用于各種產業的硅橡膠產品制備。 [0003] 經濟社會的不斷發展，人們對生產、生活的抗菌抗病毒要求日益提高。抗菌材料作 為一種新型功能材料，能夠有效的抑制周圍環境中的細菌、病菌等對人體有害的微生物；因 此，將抗菌效果顯著，用途廣泛，環境友好的無機抗菌與硅橡膠結合得到抗菌硅橡膠材料成 為了當下該領域的熱點。目前，生產制備的抗菌硅橡膠大多存在抗菌持續時間短、融合性 差、硅橡膠力學性能易改變、制備工藝復雜、抗菌性單一、易產生抗藥性等缺點；而且抗菌室 溫硅橡膠力學性能差、強度不足等缺陷使其適用性易受作業環境的限制，無法滿足大范圍 的生產生活需求。
[0004] 本發明針對以上抗菌硅橡膠制備中的問題采用具有比表面積較大、補強性好、殺 菌率高、環保、無抗藥性等特性的抗菌白炭黑做抗菌劑，經過與高溫娃橡膠生膠的充分混 煉、硫化，得到抗菌高溫硅橡膠。保證了較高的殺菌率、增強了抗菌廣譜性且不會產生抗藥 性，提高了硅橡膠力學性能，用途廣泛，應用具有普適性。
【發明內容】
[0005] 本發明針對以上抗菌硅橡膠制備中，抗菌持續時間短、融合性差、硅橡膠力學性能 易改變、制備工藝復雜、抗菌性單一、易產生抗藥性等問題，且抗菌室溫硅橡膠力學性能差、 強度不足等缺陷，提供了 一種抗菌高溫硅橡膠的制備方法。
[0006] 本發明方法按如下步驟進行： (1) 將水玻璃溶液和小蘇打溶液分別預熱至70-95°C，按體積比1:1. 2-1:1. 5的比例注 入反應器中混合，在70-95°C、300-500rpm下充分攪拌反應15-30min，其中水玻璃溶液濃 度為5-20wt%，小蘇打溶液濃度為5-15wt%; (2) 按體積比1:1. 2-1:1. 5的比例分別量取水玻璃溶液和小蘇打溶液，并分別預熱至 70-95°C，然后將預熱后的水玻璃溶液在100-200rpm攪拌條件下倒入步驟（1)的反應物 中，再滴加小蘇打溶液，滴加完后，在70-95 °C下反應15-30min，用酸調節pH值至2-6,隨后 加入0. 001-1mol/L金屬離子液反應0. 5-3h后制得凝膠狀抗菌劑，其中本步驟中使用的 水玻璃溶液是步驟（1)中水玻璃溶液體積的1/10-7/10,步驟（1)和步驟（2)中使用的水玻 璃溶液總體積與金屬離子液體積的比為2:1-5:1; (3)抗菌高溫硅橡膠的制備采用A、B兩種工藝中的任意一種進行： A、 在常溫條件下，按質量比100:4-100:7的比例將硅橡膠生膠和結構控制劑混合，在 混合物中分2-5次加入硅橡膠生膠質量10-40%的步驟（2)凝膠狀抗菌劑，然后加入硅橡膠 生膠質量〇. 6%-1. 2%的有機過氧化型硫化劑，混合均勻后在140-180°C下處理2-3h，接著 在真空狀態下加熱25-40min，最后冷卻至室溫出料得到混煉膠，混煉膠進行常規兩個階段 硫化后即得抗菌高溫硅橡膠； 所述兩個階段硫化中一段硫化(定型硫化）是先將混煉膠切割、壓模后，在高溫高壓下 (150-180°C、10_15MPa)硫化10-15min;二段硫化(后硫化）是將定型硫化的出料置于烘箱 內，在200-250°C下放置5-7h制得抗菌高溫硅橡膠； B、 將高溫硫化硅橡膠加入到溶劑中，充分溶解形成高溫硫化硅橡膠溶液；整個混合過 程抽真空，量取高溫硫化硅橡膠質量20%-60%的硅橡膠稀釋劑加入步驟（2)凝膠狀抗菌劑 中，混合進行分散處理；將高溫硫化硅橡膠溶液加入到分散后的混合物中，在300-500rpm 下攪拌至無氣泡，最后將固化劑倒入，繼續攪拌2-5min，其中固化劑的添加量為硅橡膠質 量的2-3%;當混合液中沒有氣泡逸出時，停止抽真空，停止攪拌，把混合液倒入模具中，固 化取出即得成型的抗菌高溫硅橡膠。
[0007] 所述金屬離子液為硝酸銀、硫酸鋅、硫酸銅中的一種或幾種的混合物，或者為氯化 銀或二氧化鈦的懸濁液。
[0008] 所述硅橡膠生膠為甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠或甲基乙烯基苯基硅橡膠。
[0009] 所述步驟（3)A工藝中有機過氧化型硫化劑為過氧化二異丙苯（DCP)、過氧化二 苯甲酰（ΒΡ0)、2, 5-二甲基-2, 5-二叔丁基過氧化己烷（DBPMH)或過氧化苯甲酰叔丁基 (TBPB)〇
[0010] 所述步驟（3)A工藝中結構控制劑為環硅氮烷、二苯基硅二醇、二甲基二甲氧基硅 烷、六甲基二硅氮烷、羥基硅油中一種。
[0011] 所述羥基硅油是指25°C下油粘度10~30mm2/s、羥基含量為羥基硅油質量6~12% 的產品，例如成都格雷西亞化學技術有限公司生產，產品編號1008330。
[0012] 所述步驟（3 )B工藝中溶劑為正己烷、環己烷、正庚烷、二甲苯或四氫呋喃。
[0013] 所述步驟（3)B工藝中硅橡膠稀釋劑為石油醚、端乙烯基聚二甲基硅氧烷、端乙烯 基聚甲基乙烯基硅氧烷或八甲基^硅氧烷。
[0014] 所述步驟（3)B工藝中固化劑為硅硼增粘劑、鈦酸酯增粘劑、烷基二乙醇酰胺、聚 乙二醇雙硬脂酸酯、氧化胺或丙烯酸聚合物。
[0015] 所述步驟（3)B工藝中分散處理為超聲分散5-15min。
[0016] 本發明制備的抗菌高溫硅橡膠中還可添加稀土離子鹽溶液：即步驟（2)中加入金 屬離子液反應2-10min后再加入0.001-0. 1mol/L稀土離子鹽溶液，繼續反應0.5-3h后 制得凝膠狀抗菌劑，其中金屬離子液與稀土離子鹽溶液的體積比1:1-3:1 ;其余步驟不變。
[0017] 所述稀土離子鹽為硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸鐠、硝酸釹、硝酸釤、硝酸銪、硝酸釓、硝酸 鋱、硝酸鏑、硝酸鈥、硝酸鉺、硝酸銩、硝酸鐿、硝酸镥、硝酸釔、硝酸鈧中的一種。
[0018] 本發明方法相對于現有技術的優點和技術效果如下： 本發明針對現有抗菌硅橡膠制備中抗菌持續時間短、融合性差、硅橡膠力學性能易改 變、制備工藝復雜、抗菌性單一、易產生抗藥性且抗菌室溫硅橡膠力學性能差、強度不足等 缺點，本抗菌高溫硅橡膠采用銀、鋅、銅、鈦等金屬離子為抗菌離子，通過溶膠---凝膠法， 將抗菌離子附著在白炭黑載體上得到抗菌凝膠，然后加入相應的高溫硅橡膠生膠，充分混 煉、返煉、硫化即獲得具有抗菌能力的高溫硅橡膠材料；通過實施例表明，制備出的抗菌高 溫硅橡膠有較好的殺菌性，可根據抗菌劑種類的不同，調節產品殺菌率，與其它抗菌硅橡膠 相比，抗菌廣譜性強，在增強硅橡膠力學性能的基礎上具有較高的抗菌性，用途廣泛，應用 具有普適性。
[0019] 該產品可廣泛應用于機床設備、手術儀器、醫療用品、人造器官、食用器皿等日常 生產生活領域，起到抗菌，保護產品質量或人體健康的作用。
[0020] 抗菌檢測：菌種采用大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、鏈球菌和霉菌，殺菌率 采用GB21551. 2-2010家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能抗菌材料的特殊要求 的貼膜法進行抗菌檢測。
【具體實施方式】
[0021] 下面通過實施例對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍不局限于所述 內容。
[0022] 實施例1 :本鋅系抗菌高溫硅橡膠的制備方法如下： (1) 搭建好恒溫攪拌反應裝置(可抽真空)，水浴溫度為90°C，將水玻璃溶液和小蘇打溶 液分別預熱至90°C，按體積比1:1. 25的比例注入反應器中混合，在400rpm下充分攪拌反 應15min，其中水玻璃溶液濃度為15wt%，小蘇打溶液濃度為10wt% ; (2) 按體積比1:1. 25的比例分別量取水玻璃溶液和小蘇打溶液，并分別預熱至90°C， 然后將預熱后的水玻璃溶液在150rpm攪拌條件下倒入步驟（1)的反應物中，再滴加小蘇 打溶液，滴加完后，在90°C下反應15min，用硫酸調節pH值至5,隨后加入0. 5mol/L硫酸 鋅溶液反應3h后制得凝膠狀抗菌劑，其中本步驟中使用的水玻璃溶