欢迎各位老师和同学参加我的毕业答辩有机硅压敏胶的生产工艺及其工业化设计n答辩人： XXX n指导老师：XXXn目录n第一部分 有机硅压敏胶的简介n第二部分 有机硅压敏胶的研究现状n第三部分 有机硅压敏胶的生产工艺研究n第四部分 有机硅压敏胶的工业化设计有机硅压敏胶的简介有机硅压敏胶一般是指用有机硅聚合物为主 体的压敏胶，或由有机硅聚合物改性的丙烯酸和 有机硅改性橡胶型压敏胶与传统的丙烯酸酯压 敏胶、橡胶型压敏胶相比，它具有优异的耐化学 药品、耐水、耐油、耐溶剂、耐高温、耐低温、 耐热降解、耐氧化降解等性能，而且能与多种难 粘的材料如未经表面处理的聚烯烃（BOPP、PET、 PE等）氟塑料、聚酰亚胺以及聚碳酸酯等胶接 有机硅压敏胶的组成和结构有机硅压敏胶一般由硅橡胶生胶、MQ树脂及有 机溶剂组成硅橡胶生胶 MQ硅树脂有机硅压敏胶的性质 (1)对高能和低能表面材料具有良好的粘附性,因此它 对未处理的难粘附材料,如聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚碳 酸酯等都有较好的粘结性能2)具有突出的耐高低温性能,可在-73℃～296℃之间 长期使用,且在高温和低温下仍然保持其粘接强度和柔韧 性3)具有良好的化学惰性,使用寿命长,同时具有突出 的耐湿性和电性能,因此可用来制作电机绝缘胶带,飞机、 船舶电动机的电器绝缘,提高其在严峻条件下使用的可靠 性。
4)具有一定的液体可渗透性和生物惰性,可用于治疗 药物与人的皮肤的粘接 有机硅压敏胶研究开发现状根据国内外的文献报道，有机硅压敏胶的研究体系主 要有以下几种：(一)溶剂型目前，大量使用的有机硅PSA仍然是溶剂型有机硅PSA 典型的溶剂是苯、甲苯、二甲苯、二氯甲苯、石油醚以及 由这些溶剂组成的混合溶剂，实际应用上常选用甲苯、二 甲苯和石油醚作溶剂使用溶剂的首要目的是降低有机硅 PSA的粘度以便于生产上的涂胶，溶剂在PSA烘干过程完全 被蒸发，因此溶剂的加人量应以使胶液的粘度达到要求时 的最低用量为宜溶剂型有机硅PSA的性能尽管优异，但一般合成的有 机硅PSA均为低固含量，因而要使用大量溶剂，耗费大量 原料和能源，并造成环境污染，这限制了它的进一步发展 尽管如此，长期以来已被证实高性能和通用性的溶剂型 有机硅PSA今后仍将使用二)高固含量有机硅PSA随着环保法规的确立，减小有害空气污染的 挥发性有机化合物(VOC)的呼声越来越高，如何提 高溶剂型有机硅PSA的固含量，降低VOC值被摆在 比较突出的位置所谓高固含量，是指硅酮含量 一般在60％ 以上，甚至可达到80％～95％ ，与 传统的固含量为40％～50％的有机硅PSA体系相比 ，极大地降低了VOC含量。
高固含量有机硅PSA通 常主要由胶粘剂基体(烷烯基聚二有机硅氧烷和羟 基聚二有机硅氧烷)、树脂类增强剂(含Si-H键的 MQ硅树脂)、交联剂和硅氧加成催化剂组成带有 反应活性的烯键和Si—H键的有机硅橡胶与高度相 容的MQ硅树脂经铂催化硅氢加成反应制备得到 选用合适的引发剂和催化剂，高固含量有机硅PSA 在110℃或更低的温度得到有效固化三)热熔型热熔型有机硅PSA在近十年发展很快顾名思 义，热熔型PSA是指PSA在常温下为固态，一旦加 热到一定温度，就由固态熔化为可涂布粘度的流 体，经涂布、冷却后又变成为固态 热熔型有机硅PSA的优点是不使用有机溶剂、 安全、环保和应用方便，并且可采用传统设备进 行涂布、成本低、无污染它的主要缺点是在其 制备过程中每批产品的“加热历史”情况起着 重要作用由于每批热熔胶必须在限定的熔融期 加工，一旦涂布过程出现机械故障，那么整批产 品只有报废四）乳液型乳液型压敏胶的开发一般都集中于 聚内烯酸酯上，单纯的有机硅压敏胶乳 液还未见报道，只有少量有机硅改性丙 烯酸酯压敏胶的专利报道五） 辐射固化型辐射固化主要包括紫外辐射(UV)固化和电子束(EB)固 化。
辐射固化型有机硅PSA是一类新颖的、无污染、低能 耗和高效率的压敏胶，其主要组份有：带烯键聚硅氧烷、 可与烯键聚硅氧烷共聚合的单官能团烯类单体和有机硅MQ 增粘树脂由于PSA体系不含或只含少量溶剂，因此，辐 射固化避免了溶剂型高温烘干的工序，也就避免了对一些 热敏感基材的破坏日前，辐射固化型有机硅PSA还处于探索阶段，辐射 固化过程应该尽可能在无氧环境中进行，固化速率取决于 引发剂和辐射固化官能团 为获得好的弹性性能，辐射固 化官能团间的链段分子量应该足够大，然而固化官能团间 的分子链增长，相当于交联官能团的浓度被稀释，辐射固 化的速率和程度降低六） 树脂改性型通过物理共混或接枝、嵌段、共聚等 化学方法可提高有机硅PSA的性能和降低它 的生产成本，扩大其应用范围例如，硅 氧烷可以改善聚酰亚胺的耐冲击性，耐候 性，减少吸湿、而且保持良好耐热、机械 性能和粘接强度七） 其它类型生物降解的有机硅压敏胶亦有研究， 例如有专利报道一种由含聚乙烯醇的有机 硅乳液和天然橡胶为主要组分的压敏胶， 涂在无纺人造丝基材上制成胶带，在土壤 中不到一年即完全分解此外，在有机硅SiO1／2分子链中引入 了P、B、N、Ti、Al、Sn、Pb、Ge等其它元 素的杂硅氧烷有机硅胶粘剂也可制成压敏 胶带。
有机硅压敏胶从2O世纪7O年代开始国外就有 人研究，至今已有一些公司和研究单位申请了专 利而且国外已有专业公司(例如道康宁公司，信 越化学公司，东丽有机硅公司，3M 公司等)生产 经营各种性能、规格的PSA产品但是，国内在有 机硅PSA的基础研究与产品开发方面均与国外尚有 差距在品种、质量和数量方面远远不能适应高 科技工业发展的需要，有机硅PSA 还需进口目 前，只有四川晨光化工研究院和一些高校有此方 面的研究报道而汽车行业、电子行业和航天工 业等部门对这种高性能的压敏胶需求量很大，所 以高性能、耐高温压敏胶的研究开发一定会有很 好的市场前景和经济效益•反应原理 有机硅压敏胶主要是由硅橡胶生胶与彼此不完 全互溶的硅树脂，再加上交联剂和其它添加剂相混 合制成硅橡胶是有机硅压敏胶的基本组分，为连 续相，它为成膜提供强度赋于压敏胶必要的内聚 力硅树脂为分散相，用来改善胶的粘性，作为增 粘剂并起调节压敏胶物理性质的作用硅橡胶与树 脂之间通过羟基缩合而连接起来有机硅压敏胶生产工艺研究合成有机硅压敏胶的主要的反应方程式有机硅压敏胶的合成工艺流程框图硅酸钠+稀硫酸产品混合物萃取有机硅压敏胶干燥，后处理MQ硅树脂三甲基氯硅烷+异丙醇交联剂硅橡胶缩合催化剂生产工艺和生产过程（一）MQ硅树脂的合成：将一定量的硅酸钠溶于稀硫酸后，搅拌，预热 ，再加入由定量的三甲基氯硅烷及异丙醇配成的混 合液，搅拌，并在规定的温度下反应一段时间后， 萃取分离，则可得到MQ硅树脂的甲苯溶液。
二）有机硅压敏胶的合成：将定量的MQ硅树脂甲苯溶液和有机硅橡胶用溶 剂甲苯溶解，搅拌，再加入适量的缩合催化剂，加 热，搅拌，在减压回流过程中，将生成的水连续排 出，再加入适量的交联剂，再经干燥，回收缩合催 化剂等后处理之后，可制的有机硅压敏胶液原料配比参数一览表原料原料量kg硅酸钠743.47 16.7%的稀硫酸溶液1260.3 三甲基氯硅烷386.16 异丙醇376.85 萃取剂甲苯415.73 硅橡胶268.8 缩合催化剂0.998 交联剂（固化剂）5.71生产1t有机硅压敏胶产品所需原料配比有机硅压敏胶的技术指标有机硅压敏胶的技术指标应符合下表的技术 要求：项目指标外观（25℃）无色或淡黄色透明微 浊粘稠状液体 黏度（25℃，mPa·s ） 40.000～1000.00cps 固 含 量 （%） 60±2 硫化时间（165℃） 10-15分钟 有机硅树脂合成中的影响因素（1）原料配比的影响 合成端羟基硅树脂是崩备有机硅压敏胶的一 个重要组成部分在合成的过程中原料比例对硅树 脂的性能有很大影响原料比例不同，制备的硅树 脂和有机硅压敏胶的性能也就不同在一定范围内 ，随着有机硅树脂用量增加，压敏胶的持粘力降低 。
这是因为有机硅橡胶 在胶粘剂中的主要作用是 赋予压敏胶必要的内聚力因此，有机硅橡胶在配 方中的相对用量越小，压敏胶的内聚力越差，但它 的相对用量过大又会使压敏胶的粘度太大而难以涂 布，还会损失胶的初粘性 （2）搅拌速度的影响在硅树脂合成中，搅拌速度对反应影 响很大，实验中发现在硫酸和硅酸钠反 应制备硅酸过程中，时有凝胶现象发生 通过改变搅拌速度，可以缓解凝胶程度 制备过程中如果向硫酸中滴加硅酸钠时不 搅拌，则发现混合液出现凝胶现象；反之 ，滴加过程中若快速搅拌便没有凝胶现象 出现凝胶会造成原料的损失，降低有效 硅醇基的生成数量，严重影响树脂的合成 ，进而影响压敏胶性能 （3） 滴入速度的影响在合成有机硅树脂的反应中，加入的 Me3SiCI(三甲基氯硅烷)，极易水解生成Me3SiOH， 使部分增长的硅氧烷封端(当30％封端时，水溶性 变差；50％封端时，则溶于有机相)因此，可通 过改变Me3SiCl的滴入速度来观察它对制备压敏胶 的粘性的影响实验中，当固定反应原料配比， 只改变滴入速度时，发现滴入速度不同，制备的 压敏胶样的胶粘性能有很大差别通过查阅文献 得出，规定量Me3SiCl的滴人时间为10min时，得 到的胶样初粘性相对最好；滴人时间为12-20mln 时，得到的胶样持粘性相对最好；滴人时间12min 时，得到胶样的180°剥离强度相对最好。
通过对 压敏胶的综合性能进行比较后，将规定量 Me3SiCI(要求用量) l2min滴加完毕是最合适的4）固化温度和固化时间的影响有机硅压敏胶性能好坏不仅和制备硅树脂的 工艺条件以及硅树脂和硅橡胶共反应的配比有关 ，而且，还与硅压敏胶的固化时间和固化温度有 关对有机硅压敏胶来说，固化时间太短，刚固 化不够充分，交联深度不够导致剥离强度不高 反之，固化时间太长，压敏胶交联太深，反而使 粘性下降，剥离强度降低固化温度的改变明显 影响了压敏胶的性能，若硅压敏胶固化温度低， 固化程度不够、胶料不熟，硅压敏胶要粘板，而 且粘合力也低；固化温度过高，虽可使硅压敏胶 中的硅树脂和硅橡胶的羟基继续反应增加内聚力 同时也增加粘合力，但是这样会降低一些压敏胶 的初粘性经过试验表明在温度150～180℃下， 固化时间3～5分钟胶带性能较为理想 （5） 其它助剂的选择①缩合催化剂为了提高压敏胶的内聚力，也为了防止硅橡胶和硅树 脂混合后出现过分的相分离，在制造压敏胶时还要加入适 量缩合催化剂，使橡胶和树脂的部分分子通过硅醇基的相 互缩合反应而连接起来②交联剂将硅橡胶和硅树脂进行缩合反应后，压敏胶的内聚力 已可满足实用的要求。
但这样的胶粘剂本质上仍属于非交 联型的它们的热塑性较大，高温下的持粘力及耐热老化 和耐药品性能往往还不能满足某些要求此时需要在配方 中加入适量的交联剂使压敏胶进一步交联起来③溶剂使用溶剂的首要目的是降低有机硅PSA的粘度以便于生 产上的涂胶，溶剂在PSA烘干过程中会完全被蒸发，因此溶 剂的加入量应以使胶液的粘度达到要求时的最低用量为宜 甲苯、苯、二甲苯等芳香族有机溶剂皆能很好地溶解有 机硅树脂和橡胶 规模的确定：生产规模： 1000t/年总占地面积: 2000㎡主厂房面积: 550㎡库房面积: 500㎡综合楼面积: 200㎡×2绿化和道路面积: 550㎡外部配套情况：由于原材料和其他的辅助材料均为较常见的 工业原料,国内市场目前供应比较充分,可以大量 的购买.此外,工厂的配套条件如下:供电条件: 动力用电电压380V供水条件： 最大供水量≥100m3 /h对工艺生产进行物料衡算设定每年生产固体质量分数为56.5%的有机硅压敏胶， 溶液为1×103t（一年按200个工作日计算），即产品的生产 。