CN111253898B - 汽车用单组份硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽车用单组份硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法,该汽车用单组份硅烷改性聚醚密封胶的原料包括硅烷改性聚醚树脂和功能填料,所述功能填料的原料包括纳米活性炭、碳酸盐、硅酸盐、光触媒和热活化催化剂。本发明利用纳米活性炭、碳酸盐以及硅酸盐对有机气体进行吸附的同时,由于复合材料中还包含光触媒和热活化催化剂,可以将吸附的小分子在光照和加热的条件下催化氧化降解,降解的产物主要为水和二氧化碳,从而降低产品的TVOC,还可以避免在高温下纳米活性炭出现解吸附的问题。

Description

汽车用单组份硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法
技术领域
本发明属于密封胶技术领域,尤其涉及一种汽车用单组份硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法。
背景技术
随着汽车制造工艺水平的提高、新材料新技术的采用,以及客户对汽车经济性、舒适性要求的提高,密封胶的新品种、新工艺在汽车上的应用越来越广泛,并在防震、隔热、防腐、防锈、防漏、降低噪音、减轻自重、提高汽车的舒适性以及安全性等方面有着特殊的作用。现阶段,随着人们对车内环境健康水平越来越关注,车内材料的环保性指标尤其是材料气味以及TVOC越来越成为主流车厂的关注重点。
硅烷改性聚醚类密封胶是一类以硅烷改性聚醚聚合物为树脂体系的密封材料,广泛应用在建筑、家装以及工业领域,具有优异的耐候性能以及粘接性能,同时在施工过程中可明显减少VOC的排放。尽管如此,该类型产品的TVOC一直居高不下,高于车企普遍要求的50ugC/g,因此在整车应用中一直处于劣势地位,不利于乘车人的身体健康。
发明内容
本发明的目的在于降低硅烷改性聚醚类密封胶的VOC排放,提供一种汽车用单组份环保型硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法。
本发明所提供的汽车用单组份环保型硅烷改性聚醚密封胶的原料包括硅烷改性聚醚树脂和功能填料,所述功能填料的原料包括纳米活性炭、碳酸盐、硅酸盐、光触媒和热活化催化剂。
进一步,所述功能填料的目数为3000~4000目,比重为1.5~2.0。在一些实施例中,所述功能填料的目数为3500目,比重为1.75,该产品可采用上海殊誉化工有限公司的BR-303B。
进一步,所述功能材料中,纳米活性炭、碳酸盐和硅酸盐三者的总质量与光触媒、热活化催化剂二者的总质量之比为(3~4):1;在一些实施例中,所述比例为3.3:1。
进一步,所述汽车用单组份环保型硅烷改性聚醚密封胶还包括增塑剂、纳米碳酸钙、填量填料、触变剂、紫外吸收剂、光稳定剂、抗氧剂、除水剂、粘结促进剂和催化剂。
进一步,所述汽车用单组份环保型硅烷改性聚醚密封胶按质量百分比计,包括如下组分:
硅烷改性聚醚树脂20~40%
增塑剂8~20%
纳米碳酸钙10~36%
增量填料10~30%
功能填料0.1-5%
触变剂0.1~1%
紫外吸收剂0.1~1%
光稳定剂0.1~1%
抗氧剂0.1~1%
除水剂0~0.5%
粘接促进剂0.1~2%
催化剂0.05~1%。
进一步,所述硅烷改性聚醚树脂为甲基二甲氧基硅烷封端聚醚,黏度为6000~20000mPa.s(室温)。在一些优选的实施例中,所述甲基二甲氧基硅烷封端聚醚选自SAX260、S303H、SAX 350、SAX 400以及SAX750中的至少一种。
进一步,所述增塑剂为环保型增塑剂,选自烷基磺酸苯酯、聚丙二醇2000、聚丙二醇3000或环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯中的至少一种。
进一步,所述纳米碳酸钙为活性纳米碳酸钙,其粒径为60~80nm。
进一步,所述增量填料为活性重质碳酸钙,其目数为800~1300目。
进一步,所述触变剂选自聚酰胺蜡和气相二氧化硅中的至少一种。
进一步,所述紫外吸收剂选自2-(2’-羟基-3’,5’-二叔戊基苯基)苯并***(Tinuvin 328)、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并***(Tinuvin 326)、2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-苯并***(UV-P)、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)-5-氯-苯并***(Tinuvin 327)、2-(2’-羟基-5’-叔丁基苯基)-苯并***(Tinuvin 5411)和2-2’-亚甲基-(6-(2H-苯并***)-4-叔辛基)苯酚(Tinuvin 5431)中的至少一种。
进一步,所述光稳定剂选自聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯(Tinuvin622)、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯(Tinuvin 770)和葵二酸双1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯(Tinuvin 523)中的至少一种。
进一步,所述抗氧剂选自β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯(Irganox1010)、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八碳醇酯(Irganox 1076)、N,N-双-[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]-1,6-己二胺(Irganox 1098)、三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯(Irganox 245)、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮(Irganox3114)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(Irgafos 168)、双(3,5-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(Irgafos 126)和3,3-硫代丙酸月桂醇酯(DLTDP)中的至少一种。
进一步,所述除水剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基二甲氧基硅烷中的至少一种。
进一步,所述粘结促进剂为氨基硅烷与环氧基硅烷的复配体系,其中氨基硅烷选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。
进一步,所述催化剂选自有机锡催化剂;在一些实施例中,所述催化剂可选择双(乙酰丙酮酸)二丁基锡。
本发明还提供上述汽车用单组份环保型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,包括如下步骤:
1)在-0.09~-0.1MPa、110~120℃下对硅烷改性聚醚树脂、增塑剂、触变剂、增量填料、纳米碳酸钙、功能填料、紫外吸收剂、光稳定剂和抗氧剂进行混合;
2)降温至50℃或以下,加入除水剂、偶联剂以及催化剂分散均匀即得。
进一步,步骤1)前还包括步骤:在110~130℃下对纳米碳酸钙与增量填料进行预干燥。在一些实施例中,所述预干时间为12h。
本发明利用纳米活性炭、碳酸盐以及硅酸盐对有机气体进行吸附的同时,由于复合材料中还包含光触媒和热活化催化剂,可以将吸附的小分子在光照和加热的条件下催化氧化降解,降解的产物主要为水和二氧化碳,从而降低产品的TVOC,还可以避免在高温下纳米活性炭出现解吸附的问题。
同时,本发明在制备方法采用热工艺对原料进行处理,脱除原料中的水份含量以及未反应完全的低分子量物质;然后在混合复配的过程中进一步采用高温处理,脱除密封胶体系其他组分中的低分子物质;采用热工艺与功能填料的双重作用,可以进一步有效降低密封胶的TVOC。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步详细说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供一种汽车用单组份环保型硅烷改性聚醚密封胶,其组分及重量百分比如下表:
Figure GDA0003350658240000041
注:实施例1~3和对比例1~3表中复合材料指由纳米活性炭、碳酸盐、硅酸盐、光触媒和热活化催化剂复配形成的复合材料,其中纳米活性炭、碳酸盐和硅酸盐三者的总质量与光触媒、热活化催化剂二者的总质量之比为3.3:1。
本实施例的汽车用单组份环保型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法包括如下步骤:
(1)将纳米碳酸钙与增量填料在110~130℃条件下预干燥12h,备用。
(2)行星釜中依次加入硅烷改性聚醚树脂、增塑剂、触变剂、纳米碳酸钙、增量填料、功能填料、紫外吸收剂、光稳定剂、抗氧剂,高速分散20~30min;然后在真空度为-0.09~-0.1MPa,物料温度为110~120℃的条件下搅拌120~180min。
(3)降温至50℃,依次加入除水剂、粘结促进剂和催化剂,分散均匀后,在真空度为-0.09~-0.1MPa的条件下继续搅拌30min,出料即得。
实施例2
本实施例提供一种汽车用单组份环保型硅烷改性聚醚密封胶,其组分及重量百分比如下表:
Figure GDA0003350658240000042
Figure GDA0003350658240000051
本实施例的汽车用单组份环保型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种汽车用单组份环保型硅烷改性聚醚密封胶,其组分及重量百分比如下表:
Figure GDA0003350658240000052
本实施例的汽车用单组份环保型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法同实施例1。
对比例1
作为比较,本对比例将在硅烷改性聚醚密封胶组分中省去功能材料,具体包括如下重量百分比的组分:
Figure GDA0003350658240000053
Figure GDA0003350658240000061
其制备方法同实施例1。
对比例2
本对比例提供另一种组分中省去功能材料的硅烷改性聚醚密封胶,具体包括如下重量百分比的组分:
Figure GDA0003350658240000062
其制备方法同实施例1。
对比例3
作为另一种对比,本对比例将功能填料的重量百分比提高。本对比例的硅烷改性聚醚密封胶具体包括如下重量百分比的组分:
Figure GDA0003350658240000071
其制备方法同实施例1。
对上述实施例和对比例制备的单组分环保型硅烷改性聚醚密封胶进行力学性能(参考GB/T 528-2009)以及TVOC(参考VDA 277)测试,结果如下表所示:
Figure GDA0003350658240000072
根据测试结果可知,对比例1和对比例2在省去功能填料的情况下,TVOC值分别为76ugC/g与135ugC/g,测试值明显高于现在各车企的指标限值(50ugC/g)。而实施例1~3增加了功能材料后,可以明显发现其TVOC值均低于限值50ugC/g,且可低至30ugC/g,说明增加功能填料可以有效降低硅烷改性聚醚密封胶产品的TVOC值。同时对比例3将功能填料用量提高至6%后,虽然其TVOC检测结果与实施例1和2相近,满足低TVOC的产品要求,但是其拉伸强度发生非常明显的降低,降低为1.3MPa,降低幅度为约为28%。因此在实际配方选择中,不建议将功能填料的含量超过5%。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车用单组份硅烷改性聚醚密封胶,其特征在于:按质量百分比计,其原料包括如下组分:
硅烷改性聚醚树脂20~40%
增塑剂8~20%
纳米碳酸钙10~36%
增量填料10~30%
功能填料0.1-5%
触变剂 0.1~1%
紫外吸收剂0.1~1%
光稳定剂0.1~1%
抗氧剂 0.1~1%
除水剂 0~0.5%
粘接促进剂0.1~2%
催化剂 0.05~1%,
所述功能填料的原料包括纳米活性炭、碳酸盐、硅酸盐、光触媒和热活化催化剂。
2.根据权利要求1所述汽车用单组份硅烷改性聚醚密封胶,其特征在于:所述功能填料的目数为3000~4000目,比重为1.5~2.0。
3.根据权利要求2所述汽车用单组份硅烷改性聚醚密封胶,其特征在于:所述功能填料中,纳米活性炭、碳酸盐和硅酸盐三者的总质量与光触媒、热活化催化剂二者的总质量之比为(3~4): 1。
4.根据权利要求1所述汽车用单组份硅烷改性聚醚密封胶,其特征在于:所述硅烷改性聚醚树脂为甲基二甲氧基硅烷封端聚醚。
5.根据权利要求1所述汽车用单组份硅烷改性聚醚密封胶,其特征在于:所述增塑剂选自烷基磺酸苯酯、聚丙二醇2000、聚丙二醇3000和环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述汽车用单组份硅烷改性聚醚密封胶,其特征在于:所述纳米碳酸钙的粒径为60~80 nm。
7.根据权利要求1所述汽车用单组份硅烷改性聚醚密封胶,其特征在于:所述增量填料为活性重质碳酸钙,其目数为800~1300目。
8.一种如权利要求1~7任一项所述汽车用单组份硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)在-0.09~-0.1 MPa、110~120℃下对硅烷改性聚醚树脂、增塑剂、触变剂、增量填料、纳米碳酸钙、功能填料、紫外吸收剂、光稳定剂和抗氧剂进行混合;
2)降温至50℃或以下,加入除水剂、粘接促进剂以及催化剂分散均匀即得。
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