CN102181257A - 单组份硅烷改性聚氨酯密封胶及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种优良粘结性单组份硅烷改性聚氨酯密封胶及制备方法。该聚氨酯密封胶包括硅烷改性预聚体、增塑剂、气相二氧化硅、钛白粉、碳酸钙、氨基类硅烷和二月桂酸二丁基锡。本发明的硅烷改性聚氨酯密封胶不含游离-NCO基团，将聚氨酯链端的-NCO基团转化为可水解的烷氧基团，以硅烷的固化机制代替异氰酸酯固化机制，固化过程中无气体释放。硅烷改性聚氨酯分子中含有硅氧键和极性的氨酯键，具有卓越的耐候性，粘接密封性能更为优异，不但对常用的建筑材料如石材、玻璃、混凝土、金属等有良好的粘接密封性，对PVC、聚酰胺树脂、聚碳酸酯、玻璃纤维、ABS和PS等，甚至油漆面和有机物污染表面也具有粘结性。

Description

单组份硅烷改性聚氨酯密封胶及制备方法

技术领域：

本发明涉及密封胶技术领域，具体地说是一种硅烷改性的单组份聚氨酯密封胶。

背景技术：

聚氨酯密封胶是世界上三大弹性密封胶(有机硅、聚硫、聚氨酯)之一，使用寿命可达15～20年，已被广泛用主要用于建筑组成部分或材料之间进行密封如嵌缝、混凝土构件的联接密封、高速公路和机场、桥梁伸缩缝的嵌填、隧道工程防水材料、双层玻璃的粘结密封等。这些密封材料的使用，不仅解决了建筑物的渗漏问题，延长其使用寿命，而且能提高其绝热保温性能，达到节能的目的。

聚氨酯密封胶以空气中微量水分为交联促进剂，在室温下固化成弹性状态，具有强度高、弹性好、耐磨、绝缘、耐寒等优点，对一般的建筑材料有较高的粘附性，几乎可以用于建筑的各个领域，特别是对那些膨胀和收缩比较明显和热胀冷缩比较大的材料。聚氨酯密封胶的高伸长率和良好的弹性复原能力，均可以满足材料或构件的密封要求。而且在高档密封材料中，聚氨酯密封胶的价格相对较低，因而在建筑工业中的应用得到了快速增长。

聚氨酯密封胶主要有两种类型，即单组分和双组分。与双组分聚氨酯密封胶相比，单组分聚氨酯密封胶使用方便，不用调配，易挤出，与多种材料的粘接力较强，而且适用于自动化流水线作业。因此单组分聚氨酯密封胶的开发和利用备受重视。但是单组分聚氨酯密封胶固化是利用空气中微量水分作为交联促进剂而固化的反应型密封胶，产品长期稳定储存困难，固化时释放的二氧化碳易使密封层产生气孔，降低了材料的力学性能和材料的密封性能，并且树脂的深层固化较慢，表面易发黏，同玻璃及金属等无孔材料粘接一般需涂底胶，胶层耐热、耐老化性能也略显不足。

发明内容：

本发明的主要目的在于，克服现有的单组份密封胶存在的缺陷，提供一种不仅具有优良的柔韧性、粘结性和耐磨性，而且又具有优良的耐热性、耐寒性、耐水性以及电器绝缘性，既能够满足不同基材粘结和使用条件的要求，又能够对多种基材进行良好的粘结，同时对环境无污染、对人体无毒害的单组份硅烷改性聚氨酯密封胶及制备方法。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案还实现的。

本发明提供一种单组份硅烷改性聚氨酯密封胶，其以重量百分比计含有如下组分：

硅烷改性聚氨酯预聚体    20-30％

增塑剂                  15-25％

气相二氧化硅            1-5％

钛白粉                  2-5％

碳酸钙                  40-55％

偶联剂1                 0.5-1.5％

偶联剂2                 0.5-1％

二月桂酸二丁基锡        0.1-0.5％。

所述硅烷改性聚氨酯预聚体选自异氰酸酯基乙基三甲氧基硅烷改性，异氰酸酯基乙基三乙氧基硅烷改性，异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷改性或异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷改性聚氨酯预聚体其中之一。

所述偶联剂1分别选自硅烷偶联剂A-171或A-151其中之一，偶联剂2分别选自硅烷偶联剂A-1110或A-1100其中之一。

所述增塑剂选自邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯或邻苯二甲酸二辛酯其中之一。

本发明还提供一种单组份硅烷改性聚氨酯密封胶的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：

a.以重量百分比计称取如下组分：

硅烷改性聚氨酯预聚体    20-30％

增塑剂                  15-25％

气相二氧化硅            1-5％

钛白粉                  2-5％

碳酸钙                  40-55％

偶联剂1                 0.5-1.5％

偶联剂2                 0.5-1％

二月桂酸二丁基锡        0.1-0.5％

b.将硅烷改性聚氨酯预聚体、增塑剂及偶联剂1加入双行星式混合机中，于50-70℃，搅拌速率为30-50r/min，真空的条件下混合0.5-2h；

c.即加入气相二氧化硅、钛白粉、碳酸钙混合物料，维持温度100-120℃，搅拌速率为30-50r/min，真空的条件下混合1-3h；

d.最后将混料冷却至室温后添加偶联剂2、二月桂酸二丁基锡，真空搅拌15-45min后制得密封胶产品。

本发明的优点和效果：

本发明的硅烷封端改性的聚氨酯预聚体，以硅烷固化化学代替单组分聚氨酯的异氰酸酯固化化学，在适宜的催化剂作用下，遇到湿气后，可水解的烷氧基团与水反应，水解生成硅醇基，进而与底材的表面羟基形成氢键或缩合成-SiO-M共价键(M为无机表面)，同时，硅烷各分子间的硅醇基又相互缩合、齐聚形成网状结构的膜覆盖在底材表面，最终的聚合物可以看作是通过硅氧烷基固化的聚氨酯。硅烷改性聚氨酯密封胶通过氢键和共价键两种作用使两种材料连接起来，远比单纯的范德华引力强。因此，通过改性，可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”，把两种性质完全不同的材料连接在一起，并增加了界面层的胶接强度。另外，硅烷改性聚氨酯分子中含有硅氧键和极性的氨酯键扩大了粘接对象，如集装箱的粘接密封、汽车挡风玻璃、后窗玻璃和金属框架的粘接。特别是在提高对无机材料的粘接性能上更为突出。为了安全性和结构用途，汽车工业上车窗玻璃的安装和密封都需要预涂底涂剂，不但增加了操作工序和生产成本，而且有可能粘污接口表面和附近基材。通过在聚氨酯中引入硅烷，提高了聚氨酯密封胶对玻璃的粘接性，而且不用底涂剂，甚至可胶接油漆面和有机物污染的表面。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

迈图聚氨酯预聚体SPUR 1015    25％

邻苯二甲酸二异壬酯                17％

气相二氧化硅                      2％

钛白粉                            4％

碳酸钙                            50％

迈图硅烷偶联剂A-171               1％

迈图硅烷偶联剂A-1110              0.7％

二月桂酸二丁基锡                  0.3％

该配方的检测结果如下：

表干时间：60min

挤出性：100ml/min

拉伸模量：0.35MPa(定伸100％)

弹性恢复率：90％(定伸100％)

浸水后定伸粘结性：无破坏(定伸100％)

热处理后定伸粘结性：无破坏(定伸100％)

冷压热拉后定伸粘结性：无破坏(定伸100％)

热处理后邵氏硬度：6

实施例2：

迈图聚氨酯预聚体SPUR 1015        23％

邻苯二甲酸二异壬酯               17％

气相二氧化硅                     3％

钛白粉                           5％

碳酸钙                           50％

迈图硅烷偶联剂A-171              0.8％

迈图硅烷偶联剂A-1110             1％

二月桂酸二丁基锡                 0.2％

该配方的检测结果如下：

表干时间：45min

挤出性：110ml/min

拉伸模量：0.3MPa(定伸100％)

弹性恢复率：90％(定伸100％)

浸水后定伸粘结性：无破坏(定伸100％)

热处理后定伸粘结性：无破坏(定伸100％)

冷压热拉后定伸粘结性：无破坏(定伸100％)

热处理后邵氏硬度：5

实施例3：

迈图聚氨酯预聚体SPUR 1015        30％

邻苯二甲酸二异壬酯               20％

气相二氧化硅                     3％

钛白粉                           3％

碳酸钙                           42％

迈图硅烷偶联剂A-171              1.1％

迈图硅烷偶联剂A-1110             0.5％

二月桂酸二丁基锡                 0.4％

该配方的检测结果如下：

表干时间：90min

挤出性：90ml/min

拉伸模量：0.6MPa(定伸100％)

弹性恢复率：80％(定伸100％)

浸水后定伸粘结性：无破坏(定伸100％)

热处理后定伸粘结性：无破坏(定伸100％)

冷压热拉后定伸粘结性：无破坏(定伸100％)

热处理后邵氏硬度：8

实施例4：

3-氨丙基三乙氧基硅烷改性预聚体    20％

邻苯二甲酸二异壬酯                25％

气相二氧化硅                      3％

钛白粉                            3％

碳酸钙                            37％

迈图硅烷偶联剂A-171               1.1％

迈图硅烷偶联剂A-1110              0.5％

二月桂酸二丁基锡                  0.4％

实施例5：

3-氨乙基三乙氧基硅烷改性预聚体    30％

邻苯二甲酸二异壬酯                15％

气相二氧化硅                      3％

钛白粉                          3％

碳酸钙                          47％

迈图硅烷偶联剂A-171             1.1％

迈图硅烷偶联剂A-1110            0.5％

二月桂酸二丁基锡                0.4％

实施例6：

3-氨丙基三甲氧基硅烷改性预聚体  28％

邻苯二甲酸二异壬酯              25％

气相二氧化硅                    3％

钛白粉                          3％

碳酸钙                          39％

迈图硅烷偶联剂A-171             1.1％

迈图硅烷偶联剂A-1110            0.5％

二月桂酸二丁基锡                0.4％。

Claims (5)

1.一种单组份硅烷改性聚氨酯密封胶，其特征在于以重量百分比计含有如下组分：

硅烷改性聚氨酯预聚体        20-30％

增塑剂                      15-25％

气相二氧化硅                1-5％

钛白粉                      2-5％

碳酸钙                      40-55％

偶联剂1                     0.5-1.5％

偶联剂2                     0.5-1％

二月桂酸二丁基锡            0.1-0.5％，

其中，偶联剂1分别选自硅烷偶联剂A-171或A-151，偶联剂2分别选自硅烷偶联剂A-1110或A-1100。

2.如权利要求1所述的单组份硅烷改性聚氨酯密封胶，其特征在于所述硅烷改性聚氨酯预聚体选自异氰酸酯基乙基三甲氧基硅烷改性，异氰酸酯基乙基三乙氧基硅烷改性，异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷改性或异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷改性聚氨酯预聚体其中之一。

3.如权利要求1所述的单组份硅烷改性聚氨酯密封胶，其特征在于所述增塑剂选自邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯或邻苯二甲酸二辛酯其中之一。

4.如权利要求1所述的单组份硅烷改性聚氨酯密封胶，其特征在于所述。

5.一种单组份硅烷改性聚氨酯密封胶的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：

a.以重量百分比计称取如下组分：

硅烷改性聚氨酯预聚体        20-30％

增塑剂                      15-25％

气相二氧化硅                1-5％

钛白粉                      2-5％

碳酸钙                      40-55％

偶联剂1                     0.5-1.5％

偶联剂2                     0.5-1％

二月桂酸二丁基锡            0.1-0.5％

b.将硅烷改性聚氨酯预聚体、增塑剂及偶联剂1加入双行星式混合机中，于50-70℃，搅拌速率为30-50r/min，真空的条件下混合0.5-2h；

c.随后加入气相二氧化硅、钛白粉、碳酸钙混合物料，维持温度100-120℃，搅拌速率为30-50r/min，真空的条件下混合1-3h；

d.最后将混料冷却至室温后添加偶联剂2、二月桂酸二丁基锡，真空搅拌15-45min后制得密封胶产品。