CN115558461B - 一种岩板用单组分弹性粘结剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及C09J粘结剂技术领域，更具体地，本发明提供了一种岩板用单组分弹性粘结剂及其制备方法。本发明使用不同粘度的烷氧基端封含硅线型聚合物，并对其进行合理复配，与间苯二甲酸二苯酯、乙烯基三乙氧基硅烷、γ‑氯丙基三氯硅烷等物质进行协同作用，制备得到的粘结剂具有优异的拉伸断裂伸长率、粘结强度和耐高温性能，在岩板拼接领域具有深远的意义。

Description

一种岩板用单组分弹性粘结剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及C09J粘结剂技术领域，更具体地，本发明提供了一种岩板用单组分弹性粘结剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着建筑领域飞速的发展，建筑材料也在不断的更新和发展。岩板作为一种新型家具材料，因具有优异的耐高温性、环保性、耐刮磨性、易清洁性在家居和厨房板材等领域有着广泛的应用。但岩板在实际使用过程中，难免需要剪裁拼接来适应每个结构设计，拼接时需要粘结剂来将多个岩板进行组合，粘结剂的作用效果会直接影响岩板的稳定性和视觉呈现。现有技术中的粘结剂有很多中，但专门针对岩板粘结的粘结剂研究较少，采用现有技术中的粘结剂，岩板间的接驳处易发黄、开裂，粘结不牢固的现象。
专利公开号为CN111057519A的中国发明专利公开了一种低温耐撕裂硅酮粘结剂及其制备方法，在本公开专利中采用两种粘度不同的端羟基端聚二甲基硅氧烷为主要基体，向其中加入了改性纳米碳酸钙、甲基苯基硅油等物质，制备得到的粘结剂在-50℃时仍具有优异的撕裂强度，解决了现有技术中耐低温硅酮胶在-50℃时易出现撕裂、脱胶的问题，但对于粘结剂来说其粘结强度、耐久性、耐候性、耐腐蚀性等重要的技术指标未得到充分体现，限制了粘结剂的实际使用范围。
因此，亟需开发一种能同时具有优异撕裂强度、粘结强度、耐久性、耐候性、耐腐蚀性的岩板专用弹性粘结剂。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种岩板用单组分弹性粘结剂，按质量百分比计，制备原料包括以下组分：烷氧基端封含硅线型聚合物20-25％，多羟基高分子化合物10-15％，非邻苯二甲酸酯类化合物1-5％，硅烷偶联剂0.5-1％，有机锡类催化剂0.2-0.6％，触变剂1-3％，光稳定剂0.1-0.5％，无机粉末补充余量至100％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述单组分弹性粘结剂的制备原料中还包括除水剂，所述除水剂和硅烷偶联剂的质量比为(0.5-1.5)：(0.5-1)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述烷氧基端封含硅线型聚合物包括低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、中粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物中一种或多种的组合。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述烷氧基端封含硅线型聚合物为低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物；低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物的质量比为(0.5-1)：(1.5-2.5)。
作为本发明一种最优选的技术方案，所述低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物的质量比为0.8：2.2。
作为本发明一种优选的技术方案，所述低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物在25℃的粘度为5000-10000mPa.s。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物在25℃的粘度为9000mPa.s。
作为本发明一种优选的技术方案，所述高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物在25℃的粘度为15000-25000mPa.s。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物在25℃的粘度为20000mPa.s。
作为本发明一种优选的技术方案，所述多羟基高分子化合物的平均分子量为2000-4000。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述多羟基高分子化合物的平均分子量为2700-3300。
作为本发明一种优选的技术方案，所述多羟基高分子化合物的羟值为20-50mgKOH/g。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述多羟基高分子化合物的羟值为34-42mgKOH/g。
作为本发明一种优选的技术方案，所述非邻苯二甲酸类化合物包括间苯二甲酸二苯酯、己二酸酯、环乙烷二羧酸酯、环氧大豆油、均苯四酸酯、磷酸脂肪醇酯中一种或多种的组合。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述非邻苯二甲酸类化合物为间苯二甲酸二苯酯。
作为本发明一种优选的技术方案，所述硅烷偶联剂包括γ-氯丙基三氯硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中一种或多种的组合。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为(1-2)：(0.5-1)。
作为本发明一种最优选的技术方案，所述γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为1.5：0.8。
作为本发明一种优选的技术方案，所述有机锡类催化剂包括二月桂酸正辛基锡、双(乙酰丙酮酸)二丁基锡、二月桂酸二丁基锡中一种或多种的组合。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述有机锡类催化剂为二月桂酸二丁基锡。
作为本发明一种优选的技术方案，所述触变剂包括聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、气相二氧化硅中一种或多种的组合。
作为本发明一种优选的技术方案，所述光稳定剂包括邻羟基苯甲酸苄酯、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑、甲苯甲酸间苯二酚酯中一种或多种的组合。
作为本发明一种优选的技术方案，所述无机粉末包括纳米碳酸钙、膨润土、高岭土、滑石粉、云母粉中一种或多种的组合。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述无机粉末为活性轻质碳酸钙。
作为本发明一种优选的技术方案，所述活性轻质碳酸钙的粒度为2000-4000目。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述活性轻质碳酸钙的粒度为3000目。
作为本发明一种优选的技术方案，所述除水剂包括乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷一种或多种的组合。
本申请人发现，当采用粘度不同的烷氧基端封含硅线型聚合物，并对其进行合理复配，尤其当烷氧基端封含硅线型聚合物为低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物，且低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物的质量比为0.8：2.2，低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物在25℃的粘度为9000mPa.s，高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物在25℃的粘度为20000mPa.s时，改善粘结剂中聚合物的粘度和相对分子量，同时改善粘结剂水解固化时产生交联点的密度，形成更紧密的交联网状结构，一定程度上了提升了粘结剂的撕裂强度、拉伸强度等力学性能；此外，本申请人还意外发现，当本体系中同时加入多羟基高分子化合物和间苯二甲酸二苯酯，尤其当多羟基高分子化合物和间苯二甲酸二苯酯的质量比为3：1，多羟基高分子化合物的羟值为34-42mgKOH/g，平均分子量为2700-3300时，其在25℃的粘度为9000mPa.s和在25℃的粘度为20000mPa.s组成的聚合物基体中有优异的相容性，其中的活性基团更易于本体系中的交联网络结构相互作用，一方面改善了网状结构中柔性基团的分布，增强了网状分子链的柔韧性，有效防止了岩板之间接驳口处易开裂导致粘结不牢固的现象；另一方面，提升了交联网络结构的稳定性和交联度，一定程度上提升了产品的撕裂强度、粘结强度、耐候性。
本发明第二方面提供了一种岩板用单组分弹性粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将烷氧基端封含硅线型聚合物、多羟基高分子化合物、非邻苯二甲酸酯类化合物、无机粉末、光稳定剂、触变剂、除水剂充分分散均匀后，升温至120-160℃，抽真空处理2-3h，得到混合物；
(2)向步骤(1)所述混合物中加入硅烷偶联剂和有机锡类催化剂，在40-60℃的条件下，抽真空搅拌1-2h，即得所述单组分弹性粘结剂。
其中，步骤(1)和步骤(2)所述的真空度为-0.09～-0.1MPa。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明制备得到的单组分弹性粘结剂，采用在25℃的粘度为9000mPa.s的低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物和在25℃的粘度为20000mPa.s的高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物组成粘结剂的聚合物基体，并对其进行合理复配，尤其当低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物的质量比为0.8：2.2时，可以改善粘结剂形成交联网状结构的紧密度，在提升粘结剂的撕裂强度、拉伸强度的同时，还赋予了粘结剂优异的耐候性、耐高温性和耐久性。
2、本发明制备得到的单组分弹性粘结剂，同时采用质量比为3：1的多羟基高分子化合物和间苯二甲酸二苯酯，尤其当多羟基高分子化合物的羟值为34-42mgKOH/g，平均分子量为2700-3300时，在保证粘结剂优异环保性的同时，其在本体系中还具有优异的相容性，改善了粘结剂的内部网状结构，赋予了粘结剂优异的柔韧性、撕裂强度、粘结强度和耐候性，避免了岩板间接驳口处易开裂的现象导致粘结不牢固的现象。
3、本发明制备得到的单组分弹性粘结剂，向体系中同时加入乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三氯硅烷，并对其进行合理复配，尤其当乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三氯硅烷的质量比为1.5：0.8时，促进了本体系中粒度为3000目的活性轻质碳酸钙的填充效果，在增强了活性轻质碳酸钙在本体系相容性和分散度，还与本体系中的其它组分通过协同作用，改善了粘结剂对岩板和活性轻质碳酸钙的浸润性，提高了粘结剂对岩板的粘结强度。
4、本发明制备得到的单组分弹性粘结剂，采用二月桂酸二丁基锡、聚酰胺蜡、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，它们与本体系中其它组分通过协同作用，改善了粘结剂在岩板接驳口处的固化速度、拉伸强度和挤出性能，提升了粘结剂的可施工性，扩大了粘结在岩板粘结领域的应用范围。
5、本发明制备得到的单组分弹性粘结剂，本发明以低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物为粘结剂的主要聚合物基体，向其中加入了平均分子量为2700-3000，羟值为34-42mgKOH/g的多羟基高分子化合物、间苯二甲酸二苯酯、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三氯硅烷等物质，制备得到的粘结剂在岩板粘结时，具有优异的粘结性能、撕裂强度、拉伸强度、耐候性、耐久性，有效避免岩板接驳口处粘结剂易开裂的问题，且不易发黄变色，可以达到多个岩板拼接时无胶线、无缝连接的视觉效果。
具体实施办法
实施例
实施例1
实施例1提供了一种岩板用单组分弹性粘结剂，按质量百分比计，制备原料包括以下组分：烷氧基端封含硅线型聚合物20％，多羟基高分子化合物10％，非邻苯二甲酸酯类化合物5％，硅烷偶联剂0.5％，有机锡类催化剂0.2％，触变剂1％，光稳定剂0.1％，除水剂0.6％，无机粉末补充余量至100％。
所述烷氧基端封含硅线型聚合物为质量比为0.8：2.2的低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物；所述低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物购自上海外电国际贸易有限公司，型号为S3430E，在25℃的粘度为9000mPa.s；高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物购自上海外电国际贸易有限公司，型号为S5860E，在25℃的粘度为20000mPa.s；
所述多羟基高分子化合物购自江苏省海安石油化工厂，型号为PPG3000，平均分子量为2700-3300，羟值为34-42mgKOH/g；
所述非邻苯二甲酸类化合物为间苯二甲酸二苯酯，间苯二甲酸二苯酯的CAS号为212-014-6；
所述硅烷偶联剂为质量比为1.5：0.8的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷；所述γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的CAS号为2530-85-0；γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的CAS号为2530-83-8；
所述有机锡类催化剂为二月桂酸二丁基锡，二月桂酸二丁基锡的CAS号为77-58-7；
所处触变剂为聚酰胺蜡，购自上海凯茵化工有限公司，型号为Zytel FR50BK153J；
所述光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮的CAS号为1843-05-6；
所述无机粉末为活性轻质碳酸钙，购自江西广源化工有限公司，粒度为3000目。
所述除水剂为乙烯基三氯硅烷，乙烯基三氯硅烷的CAS号为75-94-5；
所述岩板用单组分弹性粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将烷氧基端封含硅线型聚合物、多羟基高分子化合物、非邻苯二甲酸酯类化合物、无机粉末、光稳定剂、触变剂、除水剂充分分散均匀后，升温至125℃，抽真空处理2.5h，得到混合物；
(2)向步骤(1)所述混合物中加入硅烷偶联剂和有机锡类催化剂，在50℃的条件下，抽真空搅拌1.5h，即得所述单组分弹性粘结剂。
其中，步骤(1)和步骤(2)所述的真空度为-0.1MPa。
实施例2
实施例2提供了一种岩板用单组分弹性粘结剂，按质量百分比计，制备原料包括以下组分：烷氧基端封含硅线型聚合物25％，多羟基高分子化合物15％，非邻苯二甲酸酯类化合物5％，硅烷偶联剂1％，有机锡类催化剂0.6％，触变剂3％，光稳定剂0.5％，除水剂0.7％，无机粉末补充余量至100％。
所述烷氧基端封含硅线型聚合物为质量比为0.8：2.2的低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物；所述低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物购自上海外电国际贸易有限公司，型号为S3430E，在25℃的粘度为9000mPa.s；高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物购自上海外电国际贸易有限公司，型号为S5860E，在25℃的粘度为20000mPa.s；
所述多羟基高分子化合物购自江苏省海安石油化工厂，型号为PPG3000，平均分子量为2700-3300，羟值为34-42mgKOH/g；
所述非邻苯二甲酸类化合物为间苯二甲酸二苯酯，间苯二甲酸二苯酯的CAS号为212-014-6；
所述硅烷偶联剂为质量比为1.5：0.8的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷；所述γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的CAS号为2530-85-0；γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的CAS号为2530-83-8；
所述有机锡类催化剂为二月桂酸二丁基锡，二月桂酸二丁基锡的CAS号为77-58-7；
所处触变剂为聚酰胺蜡，购自上海凯茵化工有限公司，型号为Zytel FR50BK153J；
所述光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮的CAS号为1843-05-6；
所述无机粉末为活性轻质碳酸钙，购自江西广源化工有限公司，粒度为3000目。
所述除水剂为乙烯基三氯硅烷，乙烯基三氯硅烷的CAS号为75-94-5；
所述岩板用单组分弹性粘结剂的制备方法同实施例1。
实施例3
实施例3提供了一种岩板用单组分弹性粘结剂，按质量百分比计，制备原料包括以下组分：烷氧基端封含硅线型聚合物22％，多羟基高分子化合物15％，非邻苯二甲酸酯类化合物5％，硅烷偶联剂0.5％，有机锡类催化剂0.4％，触变剂2％，光稳定剂0.3％，除水剂0.6％，无机粉末补充余量至100％。
所述烷氧基端封含硅线型聚合物为质量比为0.8：2.2的低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物；所述低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物购自上海外电国际贸易有限公司，型号为S3430E，在25℃的粘度为9000mPa.s；高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物购自上海外电国际贸易有限公司，型号为S5860E，在25℃的粘度为20000mPa.s；
所述多羟基高分子化合物购自江苏省海安石油化工厂，型号为PPG3000，平均分子量为2700-3300，羟值为34-42mgKOH/g；
所述非邻苯二甲酸类化合物为间苯二甲酸二苯酯，间苯二甲酸二苯酯的CAS号为212-014-6；
所述硅烷偶联剂为质量比为1.5：0.8的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷；所述γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的CAS号为2530-85-0；γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的CAS号为2530-83-8；
所述有机锡类催化剂为二月桂酸二丁基锡，二月桂酸二丁基锡的CAS号为77-58-7；
所处触变剂为聚酰胺蜡，购自上海凯茵化工有限公司，型号为Zytel FR50BK153J；
所述光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮的CAS号为1843-05-6；
所述无机粉末为活性轻质碳酸钙，购自江西广源化工有限公司，粒度为3000目。
所述除水剂为乙烯基三氯硅烷，乙烯基三氯硅烷的CAS号为75-94-5；
所述岩板用单组分弹性粘结剂的制备方法同实施例1。
对比例1
对比例1的具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述烷氧基端封含硅线型聚合物为高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物，购自上海外电国际贸易有限公司，型号为S5860E，在25℃的粘度为20000mPa.s。
对比例2
对比例2的具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述多羟基高分子化合物的平均分子量为1800-2200，羟值为51-62mgKOH/g，购自江苏海安石油化工厂，型号为PPG-2000。
性能评价
(1)拉伸断裂伸长率测试：
将实施例1-3、对比例1-2制备得到的新型弹性粘结剂制成I型哑铃型，在25℃的条件下，按照GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能测定》进行拉伸强度检测，测得数据见表1；
(2)剥离强度测试：
将实施例1-3、对比例1-2制备得到的新型弹性粘结剂涂覆于200mm×25mmPVC板材上，按照GB/T2791-1995《胶粘剂T剥离强度试验方法》，测试产品的剥离强度，剥离强度越大，说明产品的粘剂性能越好，测得数据见表1；
(3)耐高温性能测试：
将实施例1-3、对比例1-2制备得到的新型弹性粘结剂涂覆于200mm×25mmPVC板材上，在60℃静置72h后，观察胶层情况，测得数据见表1；
表1单组分弹性粘结剂的性能测试结果

Claims (5)

1.一种岩板用单组分弹性粘结剂，其特征在于，按质量百分比计，制备原料包括以下组分：烷氧基端封含硅线型聚合物20-25%，多羟基高分子化合物10-15%，非邻苯二甲酸酯类化合物1-5%，硅烷偶联剂0.5-1%，有机锡类催化剂0.2-0.6%，触变剂1-3%，光稳定剂0.1-0.5%，无机粉末补充余量至100%；
所述烷氧基端封含硅线型聚合物为低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物；低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物、高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物的质量比为（0.5-1）：（1.5-2.5）；
所述低粘度烷氧基端封含硅线型聚合物在25℃的粘度为5000-10000mPa.s；高粘度烷氧基端封含硅线型聚合物在25℃的粘度为15000-25000mPa.s；
所述多羟基高分子化合物的羟值为34-42mgKOH/g，平均分子量为2700-3300，型号为PPG3000；
所述非邻苯二甲酸酯类化合物为间苯二甲酸二苯酯。
2.根据权利要求1所述单组分弹性粘结剂，其特征在于，所述单组分弹性粘结剂的制备原料中还包括除水剂，所述除水剂和硅烷偶联剂的质量比为（0.5-1.5）：（0.5-1）。
3.根据权利要求1所述单组分弹性粘结剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括γ-氯丙基三氯硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述单组分弹性粘结剂，其特征在于，所述无机粉末包括纳米碳酸钙、膨润土、高岭土、滑石粉、云母粉中一种或多种的组合。
5.一种如权利要求2-4任一项所述单组分弹性粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将烷氧基端封含硅线型聚合物、多羟基高分子化合物、非邻苯二甲酸酯类化合物、无机粉末、光稳定剂、触变剂、除水剂充分分散均匀后，升温至120-160℃，抽真空处理2-3h，得到混合物；
（2）向步骤（1）所述混合物中加入硅烷偶联剂和有机锡类催化剂，在40-60℃的条件下，抽真空搅拌1-2h，即得所述单组分弹性粘结剂。
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