CN101760174A - 低成本高性能的有机硅填缝料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低成本高性能的有机硅填缝料，制成该产品的组分及重量配比关系是α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100，填充补强剂5～70，交联剂0.5～12，偶联剂1～5，聚二甲基硅氧烷41～80，深层交联促进剂1～8，增粘剂6～14。将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填充补强剂加入真空捏合机内经脱水共混得到基料，再将基料移入高速分散搅拌机内，与其他组分高速搅拌混合，最后加入交联促进剂继续进行化学反应即可制得。本发明各种原料都可以在市场上购得，生产成本较低，各方面的性能都较高，具体主要表现在低模量、高伸长率、常温交联、对水泥和泥土粘结效果和密封效果好、弹性恢复性能好、耐嵌入能力强、耐老化、使用寿命长。

Description

低成本高性能的有机硅填缝料

技术领域

本发明涉及公路水泥混凝土路面的填缝料，特别涉及一种低模量、高伸长率、常温交联、长寿命有机硅填缝料。

背景技术

公路水泥混凝土路面具有强度高、耐水损害、性能稳定、日常养护费用低、使用寿命长、节省行车燃料消耗等诸多优点，具有广阔的发展应用前景。为了适应温度变化和反复汽车荷载引起的伸缩和挠曲，公路水泥混凝土路面需要设置接缝，包括伸缩缝(涨缝、缩缝)和施工缝。接缝是水泥混凝土路面的薄弱环节：地面水会从接缝渗入水泥混凝土路面板下的路面基层中造成基层强度降低、泥化和路基承载力降低，在反复交通荷载作用下，会出现路面板底脱空、断板、错台；地面杂质、硬物会从接缝嵌入和积聚，阻碍接缝正常作用的发挥，使路面板不能自由伸缩，温度高时，路面板会膨胀，出现拱起和断裂。所以必须对路面接缝实施密封。当前国内水泥混凝土路面接缝使用的密封材料主要有沥青、改性沥青、各种形状的橡胶胶条、聚硫和聚氨酯材料等。这些材料由于耐久性、弹性、整体粘结性、耐水性等均较差，需要经常更换，增加维修费用，影响交通，也大大影响了水泥混凝土路面的使用寿命。

近20年来，国外主要使用填缝料对水泥混凝土路面接缝实施密封。水泥混凝土路面接缝的填缝料必须具备3项性能：

(1)能每时每刻对接缝实施有效密封，防止接缝渗水。这就要求必须与接缝缝壁有良好的粘结性和密水性，而且具有高伸长率、低模量，不能因接缝宽窄变化和上下错台而出现拉裂；

(2)有良好的耐嵌入性，有效防止路面杂质、硬物嵌入接缝内。

(3)填缝料必须具有良好的温度稳定性，高温时不流淌、低温时仍保持柔软富有弹性，而且耐天候老化、耐疲劳，使用寿命要足够长。这样在接缝宽窄变化和车轮反复碾压下，填缝料就不会从缝中溢出，始终保持对路面接缝的有效密封。

从这些要求出发，目前在美国首先出现了硅酮密封胶，用作水泥混凝土路面接缝的填缝料，对接缝缝壁有良好粘结、低模量、高伸长率、有效使用寿命也较长。但是，价格昂贵，因为他们在制造这种填缝料时，普遍使用了昂贵的原料——扩链剂。能用于低模量、高伸长率硅酮密封胶生产的扩链剂，国内到目前都没有产品供应，无法买到。国外使用扩链剂生产硅酮密封胶的公司，又对我国大陆实行扩链剂严密封锁，对大陆一律不出售。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种低模量、高伸长率、常温交联、长寿命、经济的有机硅填缝料。采用的技术方案如下：

一种低成本高性能的有机硅填缝料，其特征是按下述方法进行制备：

(1)按下述配方称取以下重量份数的原料

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100

填充补强剂                5～70

交联剂                    0.5～12

偶联剂                    1～5

聚二甲基硅氧烷            41～80

交联促进剂                0.05～0.5

深层交联促进剂            1～8

增粘剂                    6～14

其中所用α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，在25℃时的粘度为40～80Pa·S。；

所述填充补强剂选自纳米级活性轻质碳酸钙、重质碳酸钙、微硅粉、白炭黑中的一种或多种；

所述交联剂选自乙烯基三丁酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、二甲基二丁酮肟基硅烷中的一种或两种；

所述偶联剂选自KH560、钛酸酯偶联剂中的一种或两种；

所述交联促进剂选自二月桂酸二丁基锡、二马来酸二丁基锡中的一种或两种；

所述深层交联促进剂选自甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或两种；

所述增粘剂是A：甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、四甲基二甲苯二异氰酸酯中的一种或两种；或是B：γ-氨丙基三乙氧基硅烷与上述增粘剂中的一种组分的混合物，γ-氨丙基三乙氧基硅烷在该混合物中的重量是百分比是1～20％；

(2)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填充补强剂加入真空捏合机内，于100～150℃，真空度为0.06～0.095Mpa下脱水共混60～180min，自然冷却至室温后，得到基料；

(3)将基料移入高速分散搅拌机内，在室温下，将交联剂、偶联剂、聚二甲基硅氧烷、深层交联促进剂、增粘剂A或B中的非γ-氨丙基三乙氧基硅烷组分加入高速分散搅拌机内，与基料高速搅拌混合，在真空度为0.06～0.095Mpa，转速为300～800rpm下，进行化学反应20～50min；

(4)打开高速分散搅拌机，再向机内加入增粘剂B中的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、交联促进剂，闭合高速分散搅拌机，继续在真空度为0.06～0.095Mpa，转速为300～800rpm下，进行化学反应20～50min，制得本品。

本发明各种原料都可以在市场上购得，生产成本较低，用上述方法制得的有机硅填缝料，各方面的性能都较高，具体主要表现在低模量、高伸长率、常温交联、长寿命。为了证实本发明的高性能，将采用该方法制备的样品与美国以扩链剂为原料制得的硅酮密封胶样品(890硅酮密封胶、888硅酮密封胶)进行对照分析。本发明所得的有机硅填缝料，按GB/T 13477-2002测试下垂度、流平性、拉伸模量、质量损失率、浸水后定伸24h的破坏情况；按MH5006-2002、JC/T881-2001测试冷拉-热压后与水泥砂浆板的粘结性；按GJB1112-2004测试浸油后定伸24h的破坏情况和抗燃性。测试结果见表1，从表1可以看出，本发明的各项技术指标与美国以扩链剂为原料制得的硅酮密封胶样品相当，具有较高的性能。

表1本发明和对照产品性能测试结果对比

本发明的有益效果是：

(1)本发明不使用昂贵的扩链剂，完全采用国产的已经大量上市的原材料，原材料质量稳定，生产成本较低，产品质量也得到保证。扯断伸长率可达1200％～1800％，而拉伸模量却小于0.4Mpa。这样的低模量、高伸长率有机硅填缝料具有卓越的应变位移能力，完全能适应水泥混凝土路面板之间的极大的伸缩位移和上下错台而不被拉裂。

(2)α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷的分子量大小和加入量合适，交联剂的品种和加入量选择恰当，这种配方的科学合理，使制得产品交联后具有合适的交联密度，从而在伸缩后具有卓越的弹性恢复能力，能经受多次接缝位移(水泥混凝土路面30年设计寿命内所经历的全部接缝位移次数)运动而不被损坏，而且永久变形小。

(3)制造该填缝料时加入了合适的增粘剂，使其对水泥混凝土等建筑材料具有优异的粘结性能。

(4)制造该填缝料时加入了深层交联促进剂，有效地加快了该填缝料的深层交联速度，达到在24h后，填缝料的表层交联深度达到5mm左右，使其较快地具备了良好的耐嵌入性。

(5)本发明在制备方法上，比常规的制备方法——增加了步骤(4)，使所得产品有效地延长了——安全储存期。在正常条件下，本发明的有效储存期在1年以上。

(6)经紫外线强化老化试验和长久耐疲劳试验证明，该填缝料的有效使用寿命在30年以上，可与正常情况下的水泥混凝土路面同寿命。

(7)经密水试验和耐水试验证明，该填缝料的耐水、防水和抗渗性能优良，使用后养护期内不怕雨水浸蚀，给施工和交通带来较大的方便。

具体实施例(共10例)

表2实施例1～10各组分及其含量单位：(千克)

实施例1～10制备本发明所述的低成本高性能的有机硅填缝料，按如表2取各组分及含量。

实施例1

(1)按表2取原料；

(2)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填充补强剂加入真空捏合机内，于100℃，真空度为0.06Mpa下脱水共混60min，自然冷却至室温后，得到基料；

(3)将基料移入高速分散搅拌机内，在室温下，将交联剂、偶联剂、聚二甲基硅氧烷、深层交联促进剂、增粘剂6千克全部加入高速分散搅拌机内，与基料高速搅拌混合，在真空度为0.06Mpa，转速为300rpm下，进行化学反应20min。

(4)打开高速分散搅拌机，加入交联促进剂二月桂酸二丁基锡共0.5千克，在与(3)相同条件下进行化学反应50min，得到本发明。

实施例2

(1)按表2取原料；

(2)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填充补强剂加入真空捏合机内，于150℃，真空度为0.095Mpa下脱水共混180min，自然冷却至室温后，得到基料；

(3)将基料移入高速分散搅拌机内，在室温下，将交联剂、偶联剂、聚二甲基硅氧烷、深层交联促进剂、增粘剂加入高速分散搅拌机内，与基料高速搅拌混合，在真空度为0.095Mpa，转速为800rpm下，进行化学反应50min。

(4)打开高速分散搅拌机，加入交联促进剂二月桂酸二丁基锡共0.05千克，在与(3)相同条件下进行化学反应30min，得到本发明。

实施例3

(1)按表2取原料；

(2)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填充补强剂加入真空捏合机内，于110℃，真空度为0.09Mpa下脱水共混80min，自然冷却至室温后，得到基料；

(3)将基料移入高速分散搅拌机内，在室温下，将交联剂、偶联剂、聚二甲基硅氧烷、深层交联促进剂、增粘剂加入高速分散搅拌机内，与基料高速搅拌混合，在真空度为0.085Mpa，转速为700rpm下，进行化学反应50min；

(4)打开高速分散搅拌机，加入交联促进剂二月桂酸二丁基锡共0.1千克，在与(3)相同条件下进行化学反应30min，得到本发明。

实施例4

(1)按表2取原料；

(2)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填充补强剂加入真空捏合机内，于120℃，真空度为0.085Mpa下脱水共混90min，自然冷却至室温后，得到基料；

(3)将基料移入高速分散搅拌机内，在室温下，将交联剂、偶联剂、聚二甲基硅氧烷、深层交联促进剂、增粘剂加入高速分散搅拌机内，与基料高速搅拌混合，在真空度为0.075Mpa，转速为600rpm下，进行化学反应30min；

(4)打开高速分散搅拌机，加入交联促进剂二月桂酸二丁基锡共0.08千克，在与(3)相同条件下进行化学反应30min，得到本发明。

实施例5

(1)按表2取原料；

(2)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填充补强剂加入真空捏合机内，于130℃，真空度为0.075Mpa下脱水共混110min，自然冷却至室温后，得到基料；

(3)将基料移入高速分散搅拌机内，在室温下，将交联剂、偶联剂、聚二甲基硅氧烷、深层交联促进剂、增粘剂加入高速分散搅拌机内，与基料高速搅拌混合，在真空度为0.065Mpa，转速为500rpm下，进行化学反应35min；

(4)打开高速分散搅拌机，加入交联促进剂二月桂酸二丁基锡共0.20千克，在与(3)相同条件下进行化学反应45min，得到本发明。

实施例6

(1)按表2取原料；

(2)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填充补强剂加入真空捏合机内，于140℃，真空度为0.08Mpa下脱水共混120min，自然冷却至室温后，得到基料；

(3)将基料移入高速分散搅拌机内，在室温下，将交联剂、偶联剂、

聚二甲基硅氧烷、深层交联促进剂、加入高速分散搅拌机内，与基料高速搅拌混合，在真空度为0.08Mpa，转速为400rpm下，进行化学反应40min；

(4)打开高速分散搅拌机，加入交联促进剂二月桂酸二丁基锡共0.06千克，在与(3)相同条件下进行化学反应30min，得到本发明。

实施例7

(1)按表2取原料；

(2)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填充补强剂加入真空捏合机内，于120℃，真空度为0.07Mpa下脱水共混70min，自然冷却至室温后，得到基料；

(3)将基料移入高速分散搅拌机内，在室温下，将交联剂、偶联剂、聚二甲基硅氧烷、深层交联促进剂、增粘剂四甲基二甲苯二异氰酸酯10千克加入高速分散搅拌机内，与基料高速搅拌混合，在真空度为0.07Mpa，转速为400rpm下，进行化学反应45min；

(4)第(3)步完成后，打开高速分散搅拌机，再向机内加入剩余的增粘剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷1千克及交联促进剂二马来酸二丁基锡0.16千克，在与(3)相同条件下进行化学反应35min，得到本发明。

实施例8

(1)按表2取原料；

(2)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填充补强剂加入真空捏合机内，于130℃，真空度为0.09Mpa下脱水共混160min，自然冷却至室温后，得到基料；

(3)将基料移入高速分散搅拌机内，在室温下，将交联剂、偶联剂、聚二甲基硅氧烷、深层交联促进剂、增粘剂加入高速分散搅拌机内，与基料高速搅拌混合，在真空度为0.065Mpa，转速为650rpm下，进行化学反应35min；

(4)打开高速分散搅拌机，加入交联促进剂二马来酸二丁基锡0.20千克，在与(3)相同条件下进行化学反应45min，得到本发明。

实施例9

(1)按表2取原料，再取0.05千克的交联促进剂二月桂酸二丁基锡备用；

(2)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填充补强剂加入真空捏合机内，于110℃，真空度为0.075Mpa下脱水共混130min，自然冷却至室温后，得到基料；

(3)将基料移入高速分散搅拌机内，在室温下，将交联剂、偶联剂、聚二甲基硅氧烷、深层交联促进剂、增粘剂加入高速分散搅拌机内，与基料高速搅拌混合，在真空度为0.085Mpa，转速为550rpm下，进行化学反应45min；

(4)打开高速分散搅拌机，加入交联促进剂二马来酸二丁基锡0.50千克，在与(3)相同条件下进行化学反应45min，得到本发明。

实施例10

(1)按表2取原料；

(2)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填充补强剂加入真空捏合机内，于130℃，真空度为0.08Mpa下脱水共混170min，自然冷却至室温后，得到基料；

(3)将基料移入高速分散搅拌机内，在室温下，将交联剂、偶联剂、聚二甲基硅氧烷、深层交联促进剂、增粘剂异佛尔酮二异氰酸酯12千克加入高速分散搅拌机内，与基料高速搅拌混合，在真空度为0.09Mpa，转速为650rpm下，进行化学反应40min；

(4)第(3)步完成后，打开高速分散搅拌机，再向机内加入剩余的增粘剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷2千克，加入交联促进剂二马来酸二丁基锡0.09千克，在与(3)相同条件下进行化学反应40min，得到本发明。

Claims (1)

1.一种低成本高性能的有机硅填缝料，其特征是按下述方法进行制备：

(1)按下述配方称取以下重量份数的原料

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷            100

填充补强剂                             5～70

交联剂                                 0.5～12

偶联剂                                 1～5

聚二甲基硅氧烷                         41～80

交联促进剂                             0.05～0.5

深层交联促进剂                         1～8

增粘剂                                 6～14

其中所用α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，在25℃时的粘度为40～80Pa·S。；

所述填充补强剂选自纳米级活性轻质碳酸钙、重质碳酸钙、微硅粉、白炭黑中的一种或多种；

所述交联剂选自乙烯基三丁酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、二甲基二丁酮肟基硅烷中的一种或两种；

所述偶联剂选自KH560、钛酸酯偶联剂中的一种或两种；

所述交联促进剂选自二月桂酸二丁基锡、二马来酸二丁基锡中的一种或两种；

深层交联促进剂选自甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或两种；

所述增粘剂是A：甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、四甲基二甲苯二异氰酸酯中的一种或两种；或是B：γ-氨丙基三乙氧基硅烷与上述增粘剂中的一种组分的混合物，γ-氨丙基三乙氧基硅烷在该混合物中的重量是百分比是1～20％；

(2)将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填充补强剂加入真空捏合机内，于100～150℃，真空度为0.06～0.095Mpa下脱水共混60～180min，自然冷却至室温后，得到基料；

(3)将基料移入高速分散搅拌机内，在室温下，将交联剂、偶联剂、聚二甲基硅氧烷、深层交联促进剂、增粘剂A或B中的非γ-氨丙基三乙氧基硅烷组分加入高速分散搅拌机内，与基料高速搅拌混合，在真空度为0.06～0.095Mpa，转速为300～800rpm下，进行化学反应20～50min；

(4)打开高速分散搅拌机，再向机内加入增粘剂B中的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、交联促进剂，闭合高速分散搅拌机，继续在真空度为0.06～0.095Mpa，转速为300～800rpm下，进行化学反应20～50min，制得本品。