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CN109486200A - 含钨氧化物的有机硅树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

含钨氧化物的有机硅树脂组合物及其制备方法 Download PDF

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CN109486200A CN201811618333.5A CN201811618333A CN109486200A CN 109486200 A CN109486200 A CN 109486200A CN 201811618333 A CN201811618333 A CN 201811618333A CN 109486200 A CN109486200 A CN 109486200A
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Abstract

本发明涉及一种含钨氧化物的有机硅树脂组合物及其制备方法,属于医疗超声技术领域。其包括钨氧化物10‑40份和有机硅树脂60‑90份,首先采用硅烷偶联剂对钨氧化物进行改性,随后再与有机硅树脂进行充分搅拌,脱泡后得到含钨氧化物的有机硅树脂组合物,本发明方法制备所得的含钨氧化物的有机硅树脂组合物密度合适、平均颗粒尺寸合适、粘度合适,且衰减少,易脱泡,皮肤触感佳,采用该组合物制备的换能器中的透镜可在医疗超声领域得到良好的应用。

Description

含钨氧化物的有机硅树脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种含钨氧化物的有机硅树脂组合物及其制备方法,具体涉及一种用于制备换能器中的透镜的含钨氧化物的有机硅树脂组合物及其制备方法,属于医疗超声技术领域。
背景技术
目前市场上医用超声透镜的材料,通用的有机硅树脂的声阻抗均较低,为1-1.2×106Pas/m,而人体组织之间的声阻抗约为1.5×106Pas/m,为了匹配超声探头与人体之间的阻抗,减少声波传入人体时的能量损耗,在有机硅树脂中加入无机填料,从而提高声阻抗。
目前可以添加的无机填料种类有很多,如氧化铝、白炭黑、氧化铁、氧化锌等,密度分布在2~8g/cm3范围内,填料颗粒尺寸从5nm~1μm都有分布。现有技术中基本由以下两个问题①低密度填料相对加入的体积就相对偏多,高填料含量会使硅树脂性能变差,如高粘度,高衰减,难脱泡等情况;②添加物颗粒直径达到纳米级别的填料,由于质量一定,填料的颗粒尺寸越小,体积量越多,同样会使硅胶性能变差。而达到微米级别甚至更大尺寸的颗粒尺寸,添加入有机硅树脂后会出现表面粗糙,皮肤接触后出现不适等症状。
现在需要发现一种能够找到密度合适、平均颗粒尺寸合适的一定质量比例的无机填料来达到合适的粘度、且衰减少,易脱泡,此时皮肤触感佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种含钨氧化物的有机硅树脂组合物,其密度合适、平均颗粒尺寸合适。
本发明的一个进一步的目的是提供含钨氧化物的有机硅树脂组合物的制备方法,其制备方法简单,制备所得的产品皮肤触感佳。
本发明的另一个进一步的目的是提供一种含钨氧化物的有机硅树脂组合物的制品。
本发明的技术方案,含钨氧化物的有机硅树脂组合物,包括:钨氧化物10-40份和有机硅树脂60-90份。
进一步的,按重量份计,还包括金属组合物10-50份。
进一步的,所述钨氧化物经过改性。
进一步的,所述钨氧化物为纳米级,粒径为5nm~1μm
进一步的,所述钨氧化物具体为三氧化钨。
进一步的,所述金属组合物具体为铁、锌、硅、镁、钛或锆的氧化物中的一种或几种。
进一步的,所述金属组合物具体为四氧化三铁、三氧化二铁、氧化锌、氧化镁、二氧化钛或氧化锆中的一种或几种。
进一步的,首先采用硅烷偶联剂对钨氧化物进行改性,随后再与有机硅树脂进行充分搅拌,脱泡后得到含钨氧化物的有机硅树脂组合物;
优选的,其具体步骤如下:
(1)改性剂的配置:取硅烷偶联剂0.5-33份,溶解在67-99.5份溶剂中,得到混合融合;
(2)改性:取钨氧化物10-40份,在其中添加步骤(1)配置的混合溶液,加热至45-60℃,加热过程中不断搅拌,充分混合1-2h;过滤,80-100℃下干燥30min,冷却,得到改性过的金属氧化物组合填料;
(3)混合:取步骤(2)所得金属氧化物组合填料与60-90份有机硅树脂加入搅拌机中以2100-2300r/min转速搅拌2-4min,随后在130pa以内脱泡4-6min,得到含钨氧化物的有机硅树脂组合物;
优选的,所述溶剂为异丙醇。
进一步的,还包括金属组合物;首先采用硅烷偶联剂对钨氧化物和金属组合物进行改性;
优选的,具体步骤如下:
(1)改性剂的配置:取硅烷偶联剂0.5-33份,溶解在67-99.5份溶剂中,得到混合融合;
(2)改性:取钨氧化物10-40份和金属组合物10-30份混合,在其中添加步骤(1)配置的混合溶液,加热至45-60℃,加热过程中不断搅拌,充分混合1-2h;过滤,80-100℃下干燥30min,冷却,得到改性过的金属氧化物组合填料;
(3)混合:取步骤(2)所得金属氧化物组合填料与60-90份有机硅树脂加入搅拌机中以2100-2300r/min转速搅拌2-4min,随后在130pa以内脱泡4-6min,得到含钨氧化物的有机硅树脂组合物;
优选的,所述溶剂为异丙醇。
含钨氧化物的有机硅树脂组合物的应用,包括采用含钨氧化物的有机硅树脂组合物制备换能器中的透镜。
本发明的有益效果:本发明方法制备所得的含钨氧化物的有机硅树脂组合物密度合适、平均颗粒尺寸合适、粘度合适,且衰减少,易脱泡,皮肤触感佳,采用该组合物制备的换能器中的透镜可在医疗超声领域得到良好的应用。
具体实施方式
实施例1
为了找到一种能够找到密度合适、平均颗粒尺寸合适的一定质量比例的无机料来达到合适的粘度、且衰减少,易脱泡,此时皮肤触感佳。根据金属氧化物的各种特性,挑选出无毒且具有可操作性的纳米级产品,如下表1所示。
表1
由表1可以看出,金属氧化物密度分布在1.85~7.16g/cm3范围内,采用单一金属氧化物进行筛选,以有机硅树脂中含有金属氧化物的组合物成品密度1.4-1.5g/cm3为目标,将30份金属氧化物添加到70份有机硅树脂中,有机硅树脂型号为RTV630A(采购自Momentive)。
取上述混合物经过行星搅拌机高速搅拌(2200r/min)3分钟,并在真空下(130pa以内)脱泡5分钟后,制作试样并测试性能,符合要求的仅WO3一种,其他填料均因粘度太大而失败。
表2
填料型号 化学式 组合物密度g/cm3 声速度m/s 阻抗×10<sup>6</sup>Pas/m 3.5MHz下衰减dB/mm
三氧化钨 WO<sub>3</sub> 1.44 994 1.43 4.17
由表2可以看出,单一品种的纳米级颗粒三氧化钨添加入有机硅树脂后,含氧化钨的有机硅树脂组合物阻抗合格,粘度变大,勉强能流动,批量生产工艺很难控制衰减偏高,需要对填料进一步改性。
实施例2
采用硅烷偶联剂对纳米颗粒三氧化钨进行表面改性处理,以硅烷偶联剂为KH550为例,改性处理前,将质量比为0.5%~25%硅烷偶联剂KH550配置成异丙醇混合溶液,必要时可以适当添加一些醋酸来调节溶液的PH值。
例如将100g的异丙醇混合溶液,其中含有硅烷偶联剂KH550质量为5g,将填料20g三氧化钨放入上述异丙醇混合溶液中,加热至50℃,加热过程中不断搅拌,持续1h,再经过滤,在80-100℃下干燥30min,取出冷却后,将改性过三氧化钨加入80g有机硅树脂中,经过行星搅拌机高速搅拌(2200r/min)3分钟,并在真空下(130pa以内)脱泡5分钟后,制作含氧化钨的有机硅树脂组合物试样并测试性能,如下表3所示。
其中,三氧化钨与有机硅树脂智联币为表3
填料型号 化学式 组合物密度g/cm3 声速度m/s 阻抗×10<sup>6</sup>Pas/m 3.5MHz下衰减dB/mm
三氧化钨 WO<sub>3</sub> 1.43 950 1.358 3.27
由表3的数据可以看出,通过硅烷偶联剂进行三氧化钨表面改性处理后,有机硅树脂组合物声速降低,阻抗下降,但同时衰减减小,粘度较表2下降很多,具有较高的流动性但是此时衰减仍然偏高,需要调整氧化钨的组成及比例,需要进一步进行改进才能符合工艺需求。
实施例3
本实施例中,提供包含有机硅树脂和经改性处理的金属氧化物组合填料,例如氧化钨,氧化锆组合填料,其中氧化钨的平均颗粒尺寸为5nm~1μm,占整个金属氧化物组合填料的质量分数约10%-70%。
采用硅烷偶联剂对无机填料进行表面处理,以硅烷偶联剂为KH550为例,改性处理前,将质量比为0.5%~25%硅烷偶联剂KH550配置成异丙醇混合溶液,必要时可以适当添加一些醋酸来调节溶液的pH值。
例如将100g的异丙醇混合溶液,其中含有硅烷偶联剂KH550质量为5g。将40g金属氧化物组合填料放入上述异丙醇混合溶液中,加热至50℃,加热过程中不断搅拌,持续1h,再经过滤,在80-100℃下干燥30min,取出冷却后,将改性过的金属氧化物组合填料加入90g有机硅树脂中,经过行星搅拌机高速搅拌(2200r/min)3分钟,并在真空下(130pa以内)脱泡5分钟后,制作含金属氧化物组合填料的有机硅树脂组合物试样并测试性能,如下表4所示:
表4
由表4的数据可以看出,通过硅烷偶联剂进行表面处理后,声速降低,阻抗下降,但同时衰减大幅度降低,粘度降低,粘度增加不明显,具有可操作性,符合探头透镜工艺需要。

Claims (9)

1.含钨氧化物的有机硅树脂组合物,按重量份计,包括:钨氧化物10-40份和有机硅树脂60-90份。
2.如权利要求1所述含钨氧化物的有机硅树脂组合物,其特征是:所述钨氧化物经过改性。
3.如权利要求1所述含钨氧化物的有机硅树脂组合物,其特征是:所述钨氧化物为纳米级,粒径为5nm~1μm
如权利要求1所述含钨氧化物的有机硅树脂组合物,其特征是:所述钨氧化物具体为三氧化钨。
4.权利要求1所述含钨氧化物的有机硅树脂组合物,按重量份计,还包括金属组合物10-50份。
5.如权利要求4所述含钨氧化物的有机硅树脂组合物,其特征是:所述金属组合物具体为铁、锌、硅、镁、钛或锆的氧化物中的一种或几种。
6.如权利要求5所述含钨氧化物的有机硅树脂组合物,其特征是:所述金属组合物具体为四氧化三铁、三氧化二铁、氧化锌、氧化镁、二氧化钛或氧化锆中的一种或几种。
7.含钨氧化物的有机硅树脂组合物的制备方法,包括如下步骤:首先采用硅烷偶联剂对钨氧化物进行改性,随后再与有机硅树脂进行充分搅拌,脱泡后得到含钨氧化物的有机硅树脂组合物;
优选的,其具体步骤如下:
(1)改性剂的配置:取硅烷偶联剂0.5-33份,溶解在67-99.5份溶剂中,得到混合融合;
(2)改性:取钨氧化物10-40份,在其中添加步骤(1)配置的混合溶液,加热至45-60℃,加热过程中不断搅拌,充分混合1-2h;过滤,80-100℃下干燥30min,冷却,得到改性过的金属氧化物组合填料;
(3)混合:取步骤(2)所得金属氧化物组合填料与60-90份有机硅树脂加入搅拌机中以2100-2300r/min转速搅拌2-4min,随后在130pa以内脱泡4-6min,得到含钨氧化物的有机硅树脂组合物;
优选的,所述溶剂为异丙醇。
8.如权利要求8所述含钨氧化物的有机硅树脂组合物的制备方法,其特征是:还包括金属组合物;首先采用硅烷偶联剂对钨氧化物和金属组合物进行改性;
优选的,具体步骤如下:
(1)改性剂的配置:取硅烷偶联剂0.5-33份,溶解在67-99.5份溶剂中,得到混合融合;
(2)改性:取钨氧化物10-40份和金属组合物10-30份混合,在其中添加步骤(1)配置的混合溶液,加热至45-60℃,加热过程中不断搅拌,充分混合1-2h;过滤,80-100℃下干燥30min,冷却,得到改性过的金属氧化物组合填料;
(3)混合:取步骤(2)所得金属氧化物组合填料与60-90份有机硅树脂加入搅拌机中以2100-2300r/min转速搅拌2-4min,随后在130pa以内脱泡4-6min,得到含钨氧化物的有机硅树脂组合物;
优选的,所述溶剂为异丙醇。
9.含钨氧化物的有机硅树脂组合物的应用,包括采用含钨氧化物的有机硅树脂组合物制备换能器中的透镜。
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