CN110408359A - 一种硅烷封端聚醚密封胶及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于密封胶技术领域，具体涉及一种硅烷封端聚醚密封胶及其制备方法和应用。本发明的密封胶按质量百分比由以下组分构成：硅烷封端聚醚10~35、增塑剂10~30、固体粉料45~60、除水剂1.0~2.5、偶联剂0.5~2.0、辅助添加剂0.5~3.0、催化剂0.05~1.0。本发明制备得到的硅烷封端聚醚密封胶分散均匀、拉伸强度适中、高伸长率以及良好的弹性回复率和优异的粘接性，同时对环境友好并具有较好的生物相容性，能满足装配式建筑行业内的市场需求。

Description

一种硅烷封端聚醚密封胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于密封胶技术领域，具体涉及一种硅烷封端聚醚密封胶及其制备方法和应用。
背景技术
1978年MS胶由日本钟渊化学工业株式会社开发上市，并在大型建筑中推广应用，取得良好的效果。上世纪九十年代，德国瓦克公司发明了硅基封端的聚氨酯树脂采用了瓦克特有的α聚合技术，更加适合欧洲市场。国内许多公司也根据市场需求开发了不同种类的密封胶，但由于原料的质量存在差距，密封胶的使用性能差异很大。
硅烷封端聚醚密封胶的综合性能都比较优越，表现出优良的耐候、耐久性，高的抗形变位移能力，良好的粘结性，可涂饰性，环境友善性，低玷污性及优良作业性等优点。
CN100509955C公开了一种单组份硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法，使用的是邻苯二甲酸酯类增塑剂，限制了使用场所，而且密封胶在伸长率性能方面不足；CN103333653A公开了一种阻燃型单组份硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法，改善了密封胶的阻燃性能；
CN108102592A公开了一种新型无溶剂快干型免钉胶及其制备方法，对制备环保健康型密封胶提供了新的思路，但整体工艺时间较长；CN108546537A公开了一种低成本环保免钉胶及其制备方法，利用蓖麻油做增塑剂提高密封胶的耐热性能。
随着现代工业的快速发展以及国家相关政策要求对密封胶的使用性能提出了更高的标准，研制一类高性能硅烷封端聚醚密封胶，改善拉伸强度、伸长率和粘接等性能并同时兼顾环保低毒是未来行业内的发展方向。基于此，作出本申请。
发明内容
本发明的目的在于提出一种硅烷封端聚醚密封胶及其制备方法和应用，改善密封胶的力学性能和粘接性能，提高密封胶的综合性能和质量，扩大国内密封胶应用范围，以满足行业内的市场需求，具体方案如下：
一种硅烷封端聚醚密封胶，所述密封胶按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚10～35、增塑剂10～30、固体粉料45～60、除水剂1.0～2.5、偶联剂0.5～2.0、辅助添加剂0.5～3.0、催化剂0.05～1.0；
所述硅烷封端聚醚主体骨链为聚氧丙烯醚链段，端基为可水解的两个或三个甲氧基硅烷基。
所述增塑剂是环氧乙酰蓖麻油酸甲酯或低分子量的聚氧丙烯醚(优选PPG2000)。
所述固体粉料是重质活性碳酸钙(GCC)、纳米活性碳酸钙(PCC)和疏水气相二氧化硅三者的混合物。其中GCC为增量粉料，PCC为补强粉料，疏水气相二氧化硅为增稠粉料。
所述除水剂是二异丁基醚基三甲氧基硅烷或单噁唑烷类中的一种。
所述偶联剂是异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种，优选N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。
所述辅助添加剂是触变剂和液体抗氧剂：所述触变剂是聚酰胺蜡、氢化蓖麻油或有机改性蒙脱土；所述液体抗氧剂是BASF的复合紫外线吸收剂。
所述催化剂是改性有机螯合錫化合物。有机螯合錫化合物为日本化成的U-220H或德国Tib的KAT226。
一种硅烷封端聚醚密封胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅烷封端聚醚、增塑剂和紫外吸收剂在氮气条件下加入到双行星动力搅拌器中，真空条件下高速搅拌20～30min；
(2)再在氮气条件加入辅助添加剂和固体粉料，升温至90-110℃下抽真空中高速搅拌1.5～2.0h，降温至45～55℃后在氮气条件下加入除水剂和偶联剂，抽真空高速搅拌20～30min；(3)在氮气条件下加入催化剂抽真空，高速搅拌20～30min，罐装，恒温冷却得到分散均匀性能良好的硅烷封端聚醚密封胶。
所述步骤(1，(2)和(3)中的真空条件均指气压≤30mbar的情况。
上述硅烷封端聚醚密封胶应用于装配式建筑。
本发明制备得到的硅烷封端聚醚密封胶拉伸强度适中、高伸长率以及良好的弹性回复率和优异的粘接性，同时对环境友好并具有较好的生物相容性，在23±2℃和50±5RH％条件下，表干时间小于3h，拉伸强度1.5～2.5MPa，伸长率500～700％，弹性回复率大于80％，内聚破坏且粘接面破损面积小于10％，取得了比较好的技术效果，能满足装配式建筑行业内的市场需求。
具体实施方式
实施例1
一种硅烷封端聚醚密封胶，按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚S303H—20％，增塑剂环氧乙酰蓖麻油酸甲酯—20％，光稳定剂B75—1％，聚酰胺蜡—1.6％，固体粉料GCC—39％、PCC—13％和气相二氧化硅—2％，除水剂二异丁基醚基二(三甲氧基)硅烷—1.6％，偶联剂N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792)—1.6％，催化剂U-220H—0.2％。
一种硅烷封端聚醚密封胶的其制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅烷封端聚醚、增塑剂和紫外吸收剂在氮气条件下加入到双行星动力混合器中，真空条件下(≤30mbar)搅拌20～30min；
(2)再在氮气条件加入辅助添加剂和固体粉料，升温至90-110下抽真空(≤30mbar)搅拌1.5～2.0h，降温至45～55℃后在氮气条件下加入除水剂和偶联剂，抽真空(≤30mbar)搅拌20～30min
(3)在氮气条件下加入催化剂抽真空(≤30mbar)搅拌20～30min，罐装，恒温冷却得到分散均匀性能良好的硅烷封端聚醚密封胶。
测试结果见表1。
实施例2
一种装配式建筑用硅烷封端聚醚密封胶，按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚HMS-1303—20％，增塑剂环氧乙酰蓖麻油酸甲酯—20％，光稳定剂B75—1％，聚酰胺蜡—1.6％，固体粉料GCC—39％、PCC—13％和气相二氧化硅—2％，除水剂二异丁基醚基二(三甲氧基)硅烷—1.6％，偶联剂N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792)—1.6％，催化剂U-220H—0.2％。
制备方法和实施例1相同。
测试结果见表1。
实施例3
一种硅烷封端聚醚密封胶，按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚HMS-1303—20％，增塑剂PPG2000—20％，光稳定剂B75—1％，有机改性蒙脱土—1.6％，固体粉料GCC—39％、PCC—13％和气相二氧化硅—2％，除水剂二异丁基醚基二(三甲氧基)硅烷—1.6％，偶联剂异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯—1.6％，催化剂KAT226—0.2％。
制备方法和实施例1相同。
测试结果见表1。
实施例4
一种硅烷封端聚醚密封胶，按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚HMS-1303—20％，增塑剂PPG2000—20％，光稳定剂B75—1％，有机改性蒙脱土—1.6％，固体粉料GCC—39％、PCC—13％和气相二氧化硅—2％，除水剂单噁唑烷类CH-6—1.6％，偶联剂N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792)—1.6％，催化剂KAT226—0.2％。
制备方法和实施例1相同。
测试结果见表1。
实施例5
一种硅烷封端聚醚密封胶，按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚S303H—20％，增塑剂PPG2000—20％，光稳定剂B75—1％，氢化蓖麻油—1.6％，固体粉料GCC—39％、PCC—13％和气相二氧化硅—2％，除水剂单噁唑烷类CH-6—1.6％，偶联剂异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯—1.6％，催化剂U-220H—0.2％。
制备方法和实施例1相同。
测试结果见表1。
实施例6
一种硅烷封端聚醚密封胶，按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚S303H—20％，增塑剂PPG2000—20％，光稳定剂B75—1％，氢化蓖麻油—1.6％，固体粉料GCC—39％、PCC—13％和气相二氧化硅—2％，除水剂单噁唑烷类CH-6—1.6％，偶联剂N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792)—1.6％，催化剂二月桂酸二丁基锡—0.2％。
制备方法和实施例1相同。
测试结果见表1。
表1
从表1的测试结果可以看出，S303H和HMS-1303两款硅烷封端聚醚制备得到的密封胶都有较好的技术指标，而且区别不大；不同催化剂用量以及除水剂类型对密封胶的表干时间和固化速度有着明显的作用效果；触变剂的种类会影响密封胶的消黏性，本质上是混合效果的区别；在密封胶配方固液比例基本不变的情况下，其物理性能都可以满足要求；同时可以看出不同的增塑剂对应着不同的机械性能，这为后续改进工艺配方提供了一定的思路，有利于拓宽密封胶的应用范围。
实施例7
一种装配式建筑用硅烷封端聚醚密封胶，按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚S303H—15％，增塑剂PPG2000—25％，光稳定剂B75—1％，聚酰胺蜡—1.6％，固体粉料GCC—39％、PCC—13％和气相二氧化硅—2％，除水剂二异丁基醚基二(三甲氧基)硅烷—1.6％，偶联剂N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792)—1.6％，催化剂KAT226—0.2％。
制备方法和实施例1相同。
测试结果见表1。
实施例8
一种硅烷封端聚醚密封胶，按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚HMS-1303—15％，增塑剂环氧乙酰蓖麻油酸甲酯—25％，光稳定剂B75—1％，聚酰胺蜡—1.6％，固体粉料GCC—26％、PCC—26％和气相二氧化硅—2％，除水剂二异丁基醚基二(三甲氧基)硅烷—1.6％，偶联剂异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯—1.6％，催化剂U-220H—0.2％。
制备方法和实施例1相同。
测试结果见表2。
实施例9
一种硅烷封端聚醚密封胶，按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚HMS-1303—15％，增塑剂PPG2000—25％，光稳定剂B75—1％，氢化蓖麻油—1.6％，固体粉料GCC—26％、PCC—26％和气相二氧化硅—2％，除水剂二异丁基醚基二(三甲氧基)硅烷—1.0％，偶联剂N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792)—1.6％，催化剂U-220H—0.2％。
制备方法和实施例1相同。
测试结果见表2。
实施例10
一种装配式建筑用硅烷封端聚醚密封胶，按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚S303H—15％，增塑剂PPG2000—25％，光稳定剂B75—1％，氢化蓖麻油—1.6％，固体粉料GCC—26％、PCC—26％和气相二氧化硅—2％，除水剂二异丁基醚基二(三甲氧基)硅烷—2.5％，偶联剂N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792)—1.6％，催化剂KAT226—0.2％。
制备方法和实施例1相同。
测试结果见表2。
实施例11
一种硅烷封端聚醚密封胶，按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚HMS-1303—15％，增塑剂环氧乙酰蓖麻油酸甲酯—25％，光稳定剂B75—1％，聚酰胺蜡—1.6％，固体粉料GCC—32％、PCC—20％和气相二氧化硅—2％，除水剂二异丁基醚基二(三甲氧基)硅烷—1.6％，偶联剂异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯—0.6％，催化剂KAT226—0.2％。
制备方法和实施例1相同。
测试结果见表2。
实施例12
一种装配式建筑用硅烷封端聚醚密封胶，按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚HMS-1303—15％，增塑剂PPG2000—25％，光稳定剂B75—1％，聚酰胺蜡—1.6％，固体粉料GCC—32％、PCC—20％和气相二氧化硅—2％，除水剂单噁唑烷类CH-6—1.6％，偶联剂异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯—2.5％，催化剂二月桂酸二丁基锡—0.2％。
制备方法和实施例1相同。
测试结果见表2。
表2
从表2的测试结果可以看出，调整固体粉料GCC和PCC的比例，利用S303H和HMS-1303作为基胶制备得到的密封胶的物理性能有所区别，这主要是填料与硅烷封端聚醚之间的相互作用力的改变引起的；不同除水剂用量对密封胶的表干时间和固化速度有着明显的作用效果，而且在后期模拟老化的过程中，密封胶的老化程度也不一样，这会对密封胶的储存稳定性有很大的影响；在改变密封胶配方中偶联剂含量的情况下，密封胶的粘接性能差距明显。
综合表1和表2的测试数据，本发明制备得到的硅烷封端聚醚密封胶拥有拉伸强度适中、高伸长率以及良好的弹性回复率和优异粘接性，同时对环境友好并具有较好的生物相容性，在23±2℃和50±5RH％条件下，表干时间小于3h，拉伸强度1.5～2.5MPa，伸长率500～700％，弹性回复率大于80％，内聚破坏且粘接面破损面积小于10％，取得了比较好的技术效果，能满足装配式建筑行业内的市场需求。
以上内容是结合本发明创造的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明创造具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。

Claims (10)

1.一种硅烷封端聚醚密封胶，其特征在于，所述密封胶按质量百分比由以下组分构成：
硅烷封端聚醚10~35、增塑剂10~30、固体粉料45~60、除水剂1.0~2.5、偶联剂0.5~2.0、辅助添加剂0.5~3.0、催化剂0.05~1.0；
所述硅烷封端聚醚主体骨链为聚氧丙烯醚链段，端基为可水解的两个或三个甲氧基硅烷基。
2.根据权利要求1所述的一种硅烷封端聚醚密封胶，其特征在于：所述增塑剂是环氧乙酰蓖麻油酸甲酯或低分子量的聚氧丙烯醚。
3.根据权利要求1所述的一种硅烷封端聚醚密封胶，其特征在于：所述固体粉料是重质活性碳酸钙、纳米活性碳酸钙和疏水气相二氧化硅三者的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种硅烷封端聚醚密封胶，其特征在于：所述除水剂是二异丁基醚基三甲氧基硅烷或单噁唑烷类中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种硅烷封端聚醚密封胶，其特征在于：所述偶联剂是异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种硅烷封端聚醚密封胶，其特征在于：所述辅助添加剂是触变剂和液体抗氧剂：所述触变剂是聚酰胺蜡、氢化蓖麻油或有机改性蒙脱土；所述液体抗氧剂是BASF的复合紫外线吸收剂。
7.根据权利要求1所述的一种硅烷封端聚醚密封胶，其特征在于：所述催化剂是改性有机螯合錫化合物。
8.一种如权利要求1所述的硅烷封端聚醚密封胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将硅烷封端聚醚、增塑剂和紫外吸收剂在氮气条件下加入到双行星动力搅拌器中，真空条件下高速搅拌20~30min；
（2）再在氮气条件加入辅助添加剂和固体粉料，升温至90-110℃下抽真空中高速搅拌1.5~2.0h，降温至45~55℃后在氮气条件下加入除水剂和偶联剂，抽真空高速搅拌20~30min；
（3）在氮气条件下加入催化剂抽真空，高速搅拌20~30min，罐装，恒温冷却得到分散均匀性能良好的硅烷封端聚醚密封胶。
9.根据权利要求8所述的一种硅烷封端聚醚密封胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（1，（2）和（3）中的真空条件均指气压≤30mbar的情况。
10.一种如权利要求1所述的硅烷封端聚醚密封胶应用于装配式建筑。
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