CN100358966C - 中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶及其制造方法 - Google Patents

Abstract

中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶及其制造方法，其特点是该硅酮密封胶含有A和B二组分：A组分是采用α，ω-二羟基聚硅氧烷100重量份，石油树脂5～20重量份，活性碳酸钙80～120重量份，石英粉20～50重量份，玻璃中空微球10～30重量份，在捏合机或高速行星搅拌机内搅拌均匀；B组分是采用硅酸酯40～60重量份，催化剂0.5～1重量份，硅烷偶联剂5～20重量份，硅油20～40重量份，在行星搅拌机内，于真空度为0.06～0.099MPa，转速20～600rpm搅拌均匀。在室温下，将A和B二组分按重量比A∶B＝11～13∶1混合后使用。

Description

中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶及其制造方法，属于高分子密封材料及其制造领域。

背景技术

随着国家工业化、城镇建筑的快速发展，我国能源已面临着巨大的挑战，建筑节能已迫在眉睫。对于整栋建筑而言，门窗的面积占建筑面积的比例超过20％，玻璃约占70％，从节能角度讲，整个建筑的能量损失中，约50％是在门窗上。因此，降低建筑门窗、外墙的能耗，提高建筑门窗、外墙的隔热性、气密性是紧迫的，这就对全部玻璃产品的开发和推广应用提出了更为严格的节能要求。中空玻璃是两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开，在周边粘接密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的玻璃制品。中空玻璃有许多优越的性能：其一是节能性，在严寒的冬季和炎热的夏季，玻璃幕墙和门窗是建筑物耗能的主要部位，由于中空玻璃的传热系数低，可减少建筑物采暖和制冷的能源消耗。其二是舒适性，由于中空玻璃的传热系数低，在冬季，中空玻璃的室内表面温度高；在夏季，中空玻璃的室内表面温度低。即中空玻璃的室内表面温度与室内温度接近，使站在窗前的人感觉很舒适。其三是降低结露点，由于中空玻璃的传热系数低，室内表面温度高，因此中空玻璃的结露点非常低，既使在寒冷的冬季，室内温暖、湿润、宜人，中空玻璃仍然能保持干燥、透明。其四是隔声性优良，中空玻璃一般是由两片玻璃组成，单位面积玻璃质量大，加之空气层的作用，因此中空玻璃的隔声性能优良，室内宁静、舒适。随着国民经济的高速发展，人民生活水平不断提高，人们对建筑的舒适性要求也越来越高，中空玻璃的应用越来越广泛，从前只有高档公用建筑才使用的中空玻璃，现如今已开始使用在一般民用住宅的门窗上。

1990年以前，我国中空玻璃的生产使用量非常低，年使用量仅为几万平方米，并且主要是手工生产，生产设备落后，产品质量低。1990年以后，我国的中空玻璃生产使用量成倍增长，1990年中空玻璃的年产量为16.9万平方米，1996年已达百万平方米。特别是近几年，国家号召建筑节能，人们开始认识到中空玻璃在节能和环保方面的优越性，其生产使用量急剧增长，2003年中空玻璃的年生产使用量超过3000万平方米，预计2005年中空玻璃的年生产使用量将达到6000万平方米。

如此大量的中空玻璃市场，质量问题至关重要，目前我国中空玻璃存在的主要问题是寿命短，质量没有保证，主要表现是使用一年或几年后中空玻璃出现结露或结霜，尽管玻璃没有破裂，但作为中空玻璃已经失效。而国外先进国家的中空玻璃寿命高达10年，有的高达20年。主要问题是采用低档密封胶。目前，无论是国际或是国内，中空玻璃生产主要采用胶结法。中空玻璃的构造：单道密封和双道密封。中空玻璃密封胶的主要作用有两方面：(1)密封作用，即防止外界的水气进入中空玻璃空气层内；(2)结构作用，即在外界温度高低变化及高湿度和紫外线照射下仍能够保持中空玻璃的结构整体性。可见，中空玻璃胶的作用要求中空玻璃打两道胶，一道结构一道密封，各尽其职。如果中空玻璃只打一道胶，即单道密封，则这一道胶要同时起两项作用。但目前同时具备良好的密封和结构性能的胶还未见报道。所以，目前中空玻璃生产主要采用二道密封法。用于第一道密封的胶主要采用丁基胶，因其水气透过率低，主要起阻断水气的作用。水气透过率是指外界水气透过胶进入中空玻璃空气层内的速度。用于二道密封的高级密封胶主要有：聚氨酯胶、聚硫胶、硅酮胶。一般而言，丁基胶的水气透过率为2g/m²·d，聚硫胶水气透过率为19g/m²·d，聚氨酯胶水气透过率为12g/m²·d。

聚硫胶和聚氨酯胶，虽有弹性，透气率较低，但由于抗紫外线能力、抗热能力、抗冷能力不如硅酮胶，是其使用寿命的根本原因。同时由于使用时有臭味，对环境不友好等原因人们越来越不愿意使用。

普通硅酮密封胶因其水气透过率高，通常为50g/m²·d，经研究，石油树脂在降低硅酮密封胶的水气透过率方面有很好的作用，还未见有这方面的报导。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶及其制造方法。其特点是采用石油树脂、活性碳酸钙、石英粉、玻璃中空微球做填料，有机树脂与无机填料配合，同时用表面处理过的玻璃中空微球，使硅酮密封胶的水气透过率大大降低。它也具有很好的物理力学性能，强度高、粘接性优异。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原材料份数除特殊说明外，均为重量份数。

中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶含有A和B二组分为：

A组分：

α，ω-二羟基聚硅氧烷  100份

石油树脂               5～20份

活性碳酸钙             80～120份

石英粉                 20～50份

玻璃中空微球           10～30份

B组分：

硅酸酯                 40～60份

催化剂                 0.5～1份

硅烷偶联剂             5～20份

硅油                   5～30份

其中α，ω-二羟基聚硅氧烷结构式为 n＝50～2000，R为CH₃-、CH₃CH₂-或C₆H₅-，R可以相同，也可以不同，R优选为甲基。

石油树脂为C₅～C₈的石油树脂，软化点为40～110℃，酸值小于0.1，灰分小于0.9％。

玻璃中空微球为硼硅酸玻璃中空微球，其平均粒径为30～50um，体积密度0.1～1g/ml，经乙烯基三甲氧基硅烷或六甲基二硅氮烷对微球表面Si-OH基进行疏水处理。

硅酸酯为正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、聚硅酸乙酯或聚硅酸丙酯中的任一种。

催化剂为二丁基二月桂酸锡、二丁基二乙酸锡、二丁基二辛酸锡或辛酸亚锡中的任一种。

硅烷偶联剂为γ-(2，3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和N-(β氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷中的至少一种。

硅油为聚二甲基硅氧烷，在温度25℃时，粘度为0.05Pa·s～0.1Pa·s。

中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶的制造方法：

A组分：将α，ω-二羟基聚硅氧烷100质量份，石油树脂5～20重量份，活性碳酸钙80～120重量份，石英粉20～50重量份，玻璃中空微球10～30重量份，在捏合机或高速行星搅拌机内搅拌均匀；

B组分：将硅酸酯40～60重量份，催化剂0.5～1重量份，硅烷偶联剂5～20重量份和硅油5～30重量份，加入在行星搅拌机内，于真空度为0.06～0.099MPa，转速20～600rpm搅拌均匀；

在室温下，将A和B二组分按重量比A∶B＝11～13∶1混合后使用。

中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶，按GB/T13477和JC/T486测试各项性能；测试结果详见表1所示。

本发明具有如下优点：

1.采用石油树脂作阻止水气透过添加剂，可使硅酮胶硫化后水气透过率大大降低，同时不会影响到硅酮胶的其它性能。石油树脂的用量少于5重量份时，作用不大；大于20重量份时，没有更多改善。

2.采用活性碳酸钙做主要填料，可使硅酮胶硫化后与玻璃、铝材等的粘结性优异，提高中空玻璃的使用寿命。

3.采用玻璃中空微球做部分填料，也可使硅酮胶硫化后阻断水气透过，同时适当降低硫化胶的比重。

4.中性固化体系，耐候性优异。

5.中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶既具有较高的强度，又能起到结构性作用；同时水气透过率低，密封作用良好，气密性好。

6.生产过程无三废产生，对环境友好。

四、具体实施方式

下面通过实施例对本发明具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据本发明内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1：A组分：将在温度25℃粘度为10Pa·S的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100质量份，C₅石油树脂5重量份，脂肪酸处理轻质碳酸钙80重量份，石英粉40重量份，表面经六甲基二硅氮烷处理、体积密度为0.8g/ml的玻璃中空微球25重量份，加入高速行星搅拌机内，搅拌均匀；

B组分：将正硅酸乙酯60重量份，二丁基二月桂酸锡1重量份，γ-(2，3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷10重量份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷10重量份，在温度25℃粘度为1Pa·S的聚二甲基硅氧烷5重量份，加入行星搅拌机内于真空度为0.08MPa，转速400rpm搅拌均匀。

在室温下，将A和B二组分按重量比A∶B＝11∶1混合后使用。

实施例2 A组分：将温度25℃粘度为5Pa·S的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100重量份，C₅石油树脂20重量份，脂肪酸处理的轻质碳酸钙120重量份，石英粉20重量份，表面经乙烯基三甲氧基硅烷处理、体积密度为0.4g/ml的玻璃中空微球10重量份加入捏合机，搅拌均匀；

B组分：将正硅酸丙酯40重量份，二丁基二乙酸锡0.5重量份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷20重量份，在温度25℃粘度为0.7Pa·S的聚二甲基硅氧烷20重量份，加入行星搅拌机内于真空度为0.09MPa，转速200rpm搅拌均匀。

在室温下，将A和B二组分按重量比A∶B＝12∶1混合后使用。

实施例3 A组分：将在温度25℃粘度为10Pa·S的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷50重量份，在温度25℃粘度为5Pa·S的α，ω-二羟基聚甲基苯基硅氧烷50重量份，C₇石油树脂15重量份，松香酸处理的轻质碳酸钙100重量份，石英粉20重量份，表面经乙烯基三甲氧基硅烷处理、体积密度为0.7g/ml的玻璃中空微球10重量份加入捏合机，搅拌均匀；

B组分：将聚硅酸乙酯50重量份，二丁基二辛酸锡0.8重量份，γ-(2，3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷10重量份，N-(β氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷5重量份，在温度25℃粘度为1Pa·S的聚二甲基硅氧烷25重量份，加入行星搅拌机内于真空度0.07MPa，转速200rpm搅拌均匀。

在室温下，将A和B二组分按重量比A∶B＝13∶1混合后使用。

实施例4 A组分：将在温度25℃粘度为10Pa·S的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷70质量份，在温度25℃粘度为5Pa·S的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷30重量份，C₈石油树脂10重量份，脂肪酸处理碳酸钙90重量份，石英粉50重量份，表面经乙烯基三甲氧基硅烷处理、体积密度为0.2g/ml的玻璃中空微球15重量份，加入高速行星搅拌机内，搅拌均匀；

B组分：将聚硅酸丙酯60重量份，辛酸亚锡1重量份，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5重量份，γ-(2，3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷15重量份，在温度25℃粘度为1Pa·S的聚二甲基硅氧烷30重量份，加入行星搅拌机内于真空度0.08MPa，转速200rpm搅拌均匀。

在室温下，将A和B二组分按重量比A∶B＝12∶1混合后使用。

对比实例1  A组分：将在温度25℃粘度为10Pa·S的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100重量份，脂肪酸处理的碳酸钙80重量份，石英粉40重量份，表面经六甲基二硅氮烷处理、体积密度为0.8g/ml的玻璃中空微球25重量份，加入高速行星搅拌机内，搅拌均匀；

B组分：将正硅酸乙酯60重量份，二丁基二月桂酸锡1重量份，γ-(2，3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷10重量份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷10重量份，在温度25℃粘度为1Pa·S的聚二甲基硅氧烷5重量份，加入行星搅拌机内于真空度0.08MPa，转速400rpm搅拌均匀。

在室温下，将A和B二组分按重量比A∶B＝11∶1混合后使用。

对比实例2  A组分：将在温度25℃粘度为5Pa·S的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100重量份，脂肪酸处理的碳酸钙120重量份，石英粉20重量份，加入捏合机，搅拌均匀；

B组分：将正硅酸丙酯40重量份，二丁基二乙酸锡0.5重量份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷20重量份，在温度25℃粘度为0.7Pa·S的聚二甲基硅氧烷20重量份，加入行星搅拌机内于真空度0.09MPa，转速200rpm搅拌均匀。

在室温下，将A和B二组分按重量比A∶B＝12∶1混合后使用。

对比实例3 A组分：将在温度25℃粘度为10Pa·S的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷50重量份，在温度25℃粘度为5Pa·S的α，ω-二羟基聚甲基苯基硅氧烷50重量份，松香酸处理的轻质碳酸钙100重量份，石英粉20重量份，加入捏合机内，搅拌均匀；

B组分：将聚硅酸乙酯50重量份，二丁基二辛酸锡0.8重量份，γ-(2，3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷10重量份、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷5重量份，在温度25℃粘度为1Pa·S的聚二甲基硅氧烷25重量份，加入行星搅拌机内于真空度0.07MPa，转速200rpm搅拌均匀。

在室温下，将A和B二组分按重量比A∶B＝13∶1混合后使用。

制得硅酮密封胶的性能测试，结果详见表1所示。

表1中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶性能测试结果

项目				实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	比较例1	比较例2	比较例3
											下垂度		垂直放置(mm)		0	0	0	0	0	0	0
水平放置		不变形	不变形	不变形	不变形	不变形	不变形	不变形
									挤出性(s)				2.1	2.9	2.5	2.3	2.5	2.4	2
表干时间(min)				60	65	70	65	60												68	90
									邵氏硬度(Shore A)				42	48	46	46	44	45	43
拉伸粘结情况	拉伸粘结强度(MPa)		标准条件	0.95	1.03	1.10	0.90	1.05												1.02	0.85
									90℃	0.78	0.81	0.85	0.78	0.90	0.91	0.56
			-30℃	1.21	1.40	1.31	1.18	1.35									1.15	1.05
									浸水后	1.05	1.00	0.97	1.05	0.97	0.88	0.76
			水-紫外光	0.87	0.85	0.84	0.79	0.89									0.92	0.70
									粘结破坏面积(％)			0	0	0	0	0			0	50
	热失重(％)				2.8	3.0	2.7	2.4									2.6	2.7			3.2
龟裂									无	无	无	无	无	无	无
				粉化				无								无	无	无	无	无	无
水气透过率g/m<sup>2</sup>·d									3.2	2.3	2.5	2.7	39	28	45

Claims (10)

1、一种中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶，其特征在于该硅酮密封胶含有A和B二组分，按重量计为：

A组分：

α，ω-二羟基聚硅氧烷   100份

石油树脂                5～20份

活性碳酸钙              80～120份

石英粉                  20～50份

玻璃中空微球            10～30份

B组分：

硅酸酯                    40～60份

催化剂                    0.5～1份

硅烷偶联剂                5～20份

硅油                      5～30份

其中，A和B二组分按重量比 A∶B＝11～13∶1混合后使用。

2、按照权利要求1所述中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶，其特征在于α，ω-二羟基聚硅氧烷的结构式为

，n＝50～2000，R为CH₃-、CH₃CH₂-或C₆H₅-，R可以相同，也可以不同。

3、按照权利要求1或2所述中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶，其特征在于α，ω-二羟基聚硅氧烷结构中的R为甲基。

4、按照权利要求1所述中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶，其特征在于石油树脂为C₅～C₈的石油树脂，软化点为40～110℃，酸值小于0.1，灰分小于0.9％。

5、按照权利要求1所述中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶，其特征在于玻璃中空微球为硼硅酸玻璃中空微球，其平均粒径为30～50um，体积密度0.1～1g/ml，经乙烯基三甲氧基硅烷或六甲基二硅氮烷对微球表面Si-OH基进行疏水处理。

6、按照权利要求1所述中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶，其特征在于硅酸酯为正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、聚硅酸乙酯或聚硅酸丙酯中的任一种。

7、按照权利要求1所述中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶，其特征在于催化剂为二丁基二月桂酸锡、二丁基二乙酸锡、二丁基二辛酸锡或辛酸亚锡中的任一种。

8、按照权利要求1所述中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶，其特征在于硅烷偶联剂为γ-(2，3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和N-(β氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。

9、按照权利要求1所述中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶，其特征在于硅油为聚二甲基硅氧烷，在温度25℃时粘度为0.05Pa·s～0.1Pa·s。

10、按照权利要求1～9之一所述中空玻璃用低水气透过率硅酮密封胶的制造方法，其特征在于该密封胶含有A和B二组分：

A组分：将α，ω-二羟基聚硅氧烷100质量份，石油树脂5～20重量份，活性碳酸钙80～120重量份，石英粉20～50重量份和玻璃中空微球10～30重量份，在捏合机或高速行星搅拌机内搅拌均匀；

B组分：将硅酸酯40～60重量份，催化剂0.5～1重量份，硅烷偶联剂5～20重量份和硅油5～30重量份，在行星搅拌机内，于真空度为0.06～0.099MPa，转速20～600rpm搅拌均匀；

在室温下，将A和B二组分按重量比A∶B＝11～13∶1混合后使用。