CN111410931A - 一种可涂饰硫化硅酮密封胶及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑硅胶密封材料领域，具体涉及一种可涂饰硫化硅酮密封胶及其制备方法和应用。本发明所提供的可涂饰硫化硅酮密封胶，包括特定配比的107室温硅橡胶、纳米碳酸钙、增塑剂、表面活性剂、交联剂、偶联剂、催化剂，其中所述表面活性剂为HLB值不小于12的亲水性阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂以及阳离子型表面活性剂中的一种或者几种的混合物。本发明制备得到的可涂饰硫化硅酮密封胶，在室温或低温条件下湿气固化，与其他低模量硅酮胶相比，在无需使用高成本的有机硅扩链剂的情况下降低了低模量室温硫化硅胶的原料成本，可同时兼具优异的耐候性能与可涂饰性能，符合环保政策要求，可用于对成本敏感的建筑密封胶领域。

Description

一种可涂饰硫化硅酮密封胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于建筑硅胶密封材料领域，尤其是建筑行业的装配式建筑密封胶领域，具体涉及一种可涂饰硫化硅酮密封胶及其制备方法和应用。
背景技术
纵观世界建筑行业的发展趋势，尤其是近代工业混凝土材料问世以来，新兴建筑材料不断推陈出新。传统建筑行业不断改革，装配式结构的建筑占比越来越大(尤其是日本国内)。装配式建筑和搭积木相似先将建筑所用构件在工厂里面预制，再运输到现场进行组装成建筑物。装配式结构相对于传统工艺，更有利于提高施工质量、加快工程进度、调节供给关系、文明施工与安全管理、环境保护及节约资源。早在多年前，我国就已开始探索装配式建筑，但是由于技术等问题，导致我国建筑工业化进程缓慢甚至停滞不前。近些年来，国家开始大力扶持和推广装配式建筑，《建筑产业现代化发展纲要》也明确提出将装配式建筑定为未来5～10年建筑产业现代化的发展目标。显而易见，装配式建筑迟早会成为未来建筑发展的主要方向之一。
由于组装装配式建筑时不可避免地会出现一些拼接缝隙，建筑密封胶就成为了其最主要的嵌缝密封材料，用于现场嵌填、粘结接缝，起到粘结密封、防水、防腐、隔音及保温等作用。同时由于装配式建筑全新的施工条件以及工作条件，要求所用的密封胶需要具有耐候性、低模量、对混凝土基材优良的粘接以及良好的可涂饰性能。传统的硅酮密封胶耐候性能卓越，但是其为非极性材料，现有的装配式建筑用的极性涂料很难在传统硅酮密封胶表面附着而被行业抛弃。目前装配式建筑行业最常用的是MS(烷氧基封端聚醚)密封胶，但是这类材料耐候性能不如硅酮密封胶，而且目前MS树脂主要依赖日本进口，价格比国内的硅酮价格高。
综上所述，开发一种不依赖进口的低模量、可涂饰的硅酮密封胶显得非常必要。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提供一种可涂饰硫化硅酮密封胶及其制备方法和应用，该可涂饰硫化硅酮密封胶是一种单组分产品，模量低伸长率高，既保留了传统硅酮密封胶优异的耐候性能，又克服了其不可涂饰的缺点，可应用于装配式建筑防水领域以及其他对硅胶表面有美化涂饰要求的领域。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供了一种可涂饰硫化硅酮密封胶，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002468443490000021
其中所述表面活性剂为HLB值不小于12的亲水性阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂以及阳离子型表面活性剂中的一种或者几种的混合物。
优选地，所述可涂饰硫化硅酮密封胶包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002468443490000022
Figure BDA0002468443490000031
优选地，所述107室温硅橡胶为α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，粘度为10000mPa.s～80000mPa.s。
具体地，所述表面活性剂选自吐温80(非离子)、油酸钾(阴离子)、十二烷基硫酸钠(阴离子)、N-十六烷基-N-乙基吗啉基乙基硫酸钠(阳离子)中的一种或几种。
优选地，所述纳米碳酸钙的粒径范围为0.1-10μm。
优选地，所述甲基硅油的粘度为50mPa.s～500mPa.s。
优选地，所述交联剂选自脱酮肟型交联剂、脱醇型交联剂、脱醋酸型交联剂中的一种或多种，如甲基三丁酮肟基硅烷(酮肟型交联剂)、乙烯基三丁酮肟基硅烷(酮肟型交联剂)、甲基三甲氧基硅烷(脱醇型交联剂)、乙酰基三甲基硅烷(酸***联剂)等。
优选地，所述偶联剂选自氨基硅烷偶联剂、环氧硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂、酰氧基硅烷、异氰酸酯基硅烷中的一种或几种，如氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷等。
优选地，所述催化剂选自有机锡化合物、钛酸酯化合物中的一种或多种，如二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、癸酸锡、钛酸正丁酯、钛酸异丙酯等。
本发明还提供了上述可涂饰硫化硅酮密封胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将称量后的107室温硅橡胶、增塑剂、碳酸钙、表面活性剂，在温度120～140℃、真空度-0.08～-0.10MPa条件下，脱水共混得到脱水预混料；
(2)将步骤(1)中得到的脱水预混料降温至不高于50℃，然后加入交联剂、偶联剂、催化剂，共混，即得。
本发明还提供了上述可涂饰硫化硅酮密封胶在装配式建筑中的应用。
本发明具有以下有益技术效果：
(1)本发明制备得到的可涂饰硫化硅酮密封胶，在传统的硅酮胶的基础上引入HLB值不小于12的表面活性剂，并经过调配选取合适的原料得到，在室温或低温条件下湿气固化，与其他低模量硅酮胶相比，该配方在无需使用高成本的有机硅扩链剂的情况下降低了低模量室温硫化硅胶的原料成本，可同时兼具优异的耐候性能与可涂饰性能，符合环保政策要求，可用于对成本敏感的建筑密封胶领域；
(2)本发明沿用了传统的107室温硅橡胶，价格低于进口的MS胶，具有很大的成本优势与不依赖进口优势；
(3)制备得到的可涂饰硫化硅酮密封胶，具有低模量高伸长率的特点，特别适合大片板材的防水密封；
(4)通过引入HLB值不小于12的表面活性剂，使得传统的非极性硅酮胶拥有了一定的极性基团，制备工艺简单，容易进行工业化生产；采用单组分包装，便于施工操作。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种可涂饰硫化硅酮密封胶，包括如下重量份的原料：粘度为80000mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷300份、粘度为350mpa.s的甲基硅油50份、粒径为0.5μm的纳米碳酸钙600份、吐温80(HLB值15)10份、甲基三丁酮肟基硅烷10份、氨丙基三乙氧基硅烷1.5份、二月桂酸二丁基锡0.2份。
本实施例中可涂饰硫化硅酮密封胶的制备方法如下：
S1，准确称量各原料备用；
S2，将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、甲基硅油、纳米碳酸钙、吐温80，常温在动混机中混合均匀；
S3，将S2中的混合物在温度为120-140℃、真空度为-0.08～-0.10MPa的条件下脱水共混100分钟，得到脱水预混料；
S4，将脱水预混料冷却至温度小于等于50℃时，加入甲基三丁酮肟基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷，真空度为-0.08～-0.10MPa的条件下真空共混45分钟；
S5，向步骤S4中加入二月桂酸二丁基锡，继续在真空度为-0.08～-0.10MPa的条件下真空共混50分钟得到成本低模量可涂饰室温硫化硅酮耐候密封胶材料。
实施例2
本实施例提供一种可涂饰硫化硅酮密封胶，包括如下重量份的原料：粘度为50000mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷300份、粘度为100mpa.s的甲基硅油70份、粒径为10μm的纳米碳酸钙600份、十六烷基-N-乙基吗啉基乙基硫酸钠(HLB值25)30份、乙烯基三丁酮肟基硅烷15份、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷3份、辛酸亚锡0.4份。
本实施例中可涂饰硫化硅酮密封胶的制备方法如下：
S1，准确称量各原料备用；
S2，将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、甲基硅油、纳米碳酸钙、十六烷基-N-乙基吗啉基乙基硫酸钠，常温在动混机中混合均匀；
S3，将S2中的混合物在温度为120-140℃、真空度为-0.08～-0.10MPa的条件下脱水共混120分钟，得到脱水预混料；
S4，将脱水预混料冷却至温度小于等于50℃时，加入乙烯基三丁酮肟基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，真空度为-0.08～-0.10MPa的条件下真空共混50分钟；
S5，向步骤S4中加入辛酸亚锡，继续在真空度为-0.08～-0.10MPa的条件下真空共混40分钟得到成本低模量可涂饰室温硫化硅酮耐候密封胶材料。
实施例3
本实施例提供一种可涂饰硫化硅酮密封胶，包括如下重量份的原料：粘度为30000mPa.s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷300份、粘度为350mpa.s的甲基硅油80份、粒径为10μm纳米碳酸钙600份、三乙醇胺油酸酯(HLB值12)10份、甲基三甲氧基硅烷10份、乙酰基三甲基硅烷15份、氨丙基三乙氧基硅烷6份、钛酸异丙酯0.5份。
本实施例中可涂饰硫化硅酮密封胶的制备方法如下：
S1，准确称量各原料备用；
S2，将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、甲基硅油、纳米碳酸钙、三乙醇胺油酸酯，常温在动混机中混合均匀；
S3，将S2中的混合物在温度为120-140℃、真空度为-0.08～-0.10MPa的条件下脱水共混100分钟，得到脱水预混料；
S4，将脱水预混料冷却至温度小于等于50℃时，加入甲基三甲氧基硅烷、乙酰基三甲基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷，真空度为-0.08～-0.10MPa的条件下真空共混50分钟；
S5，向步骤S4中加入钛酸异丙酯，继续在真空度为-0.08～-0.10MPa的条件下真空共混45分钟得到成本低模量可涂饰室温硫化硅酮耐候密封胶材料。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中吐温80(HLB值15)的添加量为15份。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中吐温80(HLB值15)的添加量为20份。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中添加的表面活性剂为油酸钾(HLB值20)，添加量为10份。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中添加的表面活性剂为十二烷基硫酸钠(HLB值40)，添加量为10份。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中添加的表面活性剂为司班40(HLB值6.4)，添加量为10份。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中添加的表面活性剂为吐温80(HLB值15)，添加量为60份。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中用邻苯二甲酸异丙酯替换掉实施例1中的甲基硅油。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中用0.5μm重钙粉替换掉实施例1中的粒径为0.5μm的纳米碳酸钙。
性能测试
(1)分别对实施例1-7以及对比例1-4得到的可涂饰硫化硅酮密封胶进行固化后性能测试，固化后哑铃试片按GB/T 13477测试表干时间及下垂度，按GB/T 531测试邵氏硬度；按GB/T528测试拉伸强度和断裂伸长率，测试结果详见表1所示。
表1可涂饰硫化硅酮密封胶的性能测试结果
Figure BDA0002468443490000081
通过表1可知：
1)添加表面活性剂可对硅酮胶的可涂饰性能产生影响，但当所添加的表面活性剂的HLB值过低时，得到的硅酮胶的可涂饰性能较差，经过研究发现，当表面活性剂的HLB值达到12以上时，得到的硅酮胶的可涂饰性能较优；
2)一定范围内，表面活性剂的添加量越多，得到的材料的断裂伸长率越大，模量越低，当添加量多于50份时，硅酮胶对混凝土基材粘结效果变差；
3)实施例2为最佳实施例，其制备得到的产品的可涂饰性及对混凝土基材的粘结效果均能同时达到最优，且其能够更好的满足装配式建筑对密封胶的高触变性、高伸长率、低硬度和低模量的要求。
(2)将实施例1与市售的天山MS1939的耐候性能按照如下方法进行测试比较，结果如表2、3所示：
原始断裂伸长率：按GB/T528测试拉伸强度和断裂伸长率。
紫外辐照1000h后伸长率：按JC/T485-2007测试拉伸强度和断裂伸长率。
水紫外1000h后伸长率：按JC/T485-2007测试拉伸强度和断裂伸长率
表2天山MS1939与本发明的耐候性能对比
性能 实施例1 天山MS1939
原始断裂伸长率，％ 851 774
紫外辐照1000h后伸长率，％ 813 575
水紫外1000h后伸长率，％ 820 492
表3天山MS1939与本发明的耐候性能衰减对比
性能 实施例1 天山MS1939
原始断裂伸长率，％ 851 774
紫外辐照1000h伸长率衰减率，％ 4.5 34.6
水紫外1000h伸长率衰减率，％ 3.6 36.4
通过表3、表4可知，本发明所得到的密封胶比市面上的MS密封胶的性能衰减要低得多，保持了硅酮胶原始的卓越耐候性。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可涂饰硫化硅酮密封胶，其特征在于，包括如下重量份的原料：
Figure FDA0002468443480000011
其中所述表面活性剂为HLB值不小于12的亲水性阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂以及阳离子型表面活性剂中的一种或者几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的可涂饰硫化硅酮密封胶，其特征在于，包括如下重量份的原料：
Figure FDA0002468443480000012
3.根据权利要求1-2任一项所述的可涂饰硫化硅酮密封胶，其特征在于，所述107室温硅橡胶为α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，粘度为10000mPa.s～80000mPa.s。
4.根据权利要求3任一项所述的可涂饰硫化硅酮密封胶，其特征在于，所述表面活性剂选自吐温80、油酸钾、十二烷基硫酸钠、N-十六烷基-N-乙基吗啉基乙基硫酸钠中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的可涂饰硫化硅酮密封胶，其特征在于，所述纳米碳酸钙的粒径范围为0.1-10μm。
6.根据权利要求3所述的可涂饰硫化硅酮密封胶，其特征在于，所述甲基硅油的粘度为50mPa.s～500mPa.s。
7.根据权利要求3所述的可涂饰硫化硅酮密封胶，其特征在于，所述交联剂选自脱酮肟型交联剂、脱醇型交联剂、脱醋酸型交联剂中的一种或多种；以及
所述偶联剂选自氨基硅烷偶联剂、环氧硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂、酰氧基硅烷、异氰酸酯基硅烷中的一种或几种。
8.根据权利要求3所述的可涂饰硫化硅酮密封胶，其特征在于，所述催化剂选自有机锡化合物、钛酸酯化合物中的一种或多种。
9.权利要求1所述的可涂饰硫化硅酮密封胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将称量后的107室温硅橡胶、增塑剂、碳酸钙、表面活性剂，在温度120～140℃、真空度-0.08～-0.10MPa条件下，脱水共混得到脱水预混料；
(2)将步骤(1)中得到的脱水预混料降温至不高于50℃，然后加入交联剂、偶联剂、催化剂，共混，即得。
10.权利要求1所述的可涂饰硫化硅酮密封胶在装配式建筑中的应用。
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