CN103450839B - 一种室温固化型三组分聚硫防水密封胶及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种室温固化型三组分聚硫防水密封胶,包含基膏、固化膏和催化膏三个组分：基膏的组成原料及所占质量份数为：主剂：100，填料：20～50，增塑-稀释剂：2～4，助剂：3～6；固化膏的组成原料及所占质量份数为：固化剂：35～65，增塑-稀释剂：35～65；催化膏的组成原料及所占质量份数为碱性橡胶促进剂：2～10，增塑-稀释剂：30～65，填料：33～60.本发明的产品应用于大型船舶舱壁中，效果良好，在夏季和冬季自然条件下固化，可以人为调节或控制密封胶的活性期、固化速度，环境条件适用性广。

Description

一种室温固化型三组分聚硫防水密封胶及制备方法

技术领域

本发明属于密封胶技术领域，尤其涉及一种室温固化型三组分液态聚硫防水密封胶及其制备方法。

背景技术

防水密封胶广泛用于水利、建筑、人防、地铁、隧道、公路、环境工程、饮水工程等领域。由于防水密封胶处于长期浸水的条件下，对密封胶性能提出了苛刻的要求。例如，在工业用水中易产生厌氧分解；在水渠和运河中水的流速很快；在水处理设备和饮用水槽中易产生磨耗和化学腐蚀；海岸工程中要求密封材料固化速度要快；污水处理中产生砂、有机物、油类的磨耗及化学侵蚀，需要抵抗强的厌氧分解、耐高温、耐酸、耐甲烷气体及二氧化碳气体的密封材料。因此，长期浸水环境条件下，密封材料要受到物理的、化学的、生化的侵蚀，要求防水密封胶必须具有优异的综合性能。

聚硫密封胶是开发最早的一类弹性密封材料。它主要由端巯基液体聚硫橡胶，通过金属氧化物、金属过氧化物或者是有机氢过氧化物等硫化剂，以及其它添加剂，在催化剂的作用下固化而成。聚硫密封胶是国际上公认的唯一能长期在水中保持原性能，并且无毒无污染的理想防水密封材料。固化后的聚硫密封胶用于结构缝隙时具有极低的透气和透湿性、耐油、耐溶剂、耐化学药品、固化物收缩性小、对各种基材具有良好的黏附性能、对基材良好的涂敷性和适应性以及配方调节性大、适用温度范围广、工艺操作方便等优点，尤其是具有长期耐水性，在地下建筑防水密封胶领域有着其它密封材料不可比拟的优势。

专利CN101126013A公开的一种冷固化双组分防水防腐材料，是由两个组分构成，其特征在于包括由环氧树脂为主剂，适量加入增塑剂及填料组成的A组分和液态聚硫橡胶为主剂，适量加入催化剂、填料及颜料组成的B组分并按A：B=1：1共混改性构成。

专利CN1355269A公开了一种双组分聚硫防水密封胶，组成特征是由一种液体聚硫橡胶、增塑剂、活性轻质碳酸钙、活性重质碳酸钙、白炭黑、硫黄和环氧基硅烷偶联剂组成密封胶的A组分以及由二氧化锰、促进剂D、邻苯二甲酸酯类和半补强炭黑组成密封胶的B组分。将A组分基胶10份、B组分硫化膏1份混合均匀，制得了密封胶，其拉伸强度最大为0.87MPa，水蒸气渗透率为0.1，表干时间不大于3.5小时。

此外还有多篇涉及聚硫密封胶配方和（或）制备方法的专利和文献，但所有这些专利和文献均不以适用期、固化特性、施工性能、粘接性能和力学强度等综合性能作为特征，不适合作为防水密封胶应用在大型船舶上。大型船舶为了能在夏季高温条件和冬季、早春和秋末的低温条件进行施工，要求密封胶前期固化要慢，以便有更长的适用期以及自流平时间，提高粘接强度；而在后期固化速度要快，以便在尽可能短的时间内达到较高的固化程度，使完全固化的密封胶的综合性能最优。

发明内容

本发明的目的是提供一种能在船舶上应用，可兼顾冬、夏季节施工，具有较长的施工适用期，能在室温环境中自然固化，后期可以自动加速固化，且固化速度可以根据产品应用的温度条件任意调节，自流平性较好，粘接与力学强度较高，不含有任何有机溶剂，既能防水又能防腐蚀，环保、安全及硬度适宜等综合性能优异的聚硫防水密封胶。

本发明的另外一个目的是提供上述聚硫防水密封胶的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种室温固化型三组分聚硫防水密封胶,包含基膏、固化膏和催化膏三个组分：基膏的组成原料及所占质量份数为：主剂：100，填料：20～50，增塑-稀释剂：2～4，助剂：3～6；固化膏的组成原料及所占质量份数为：固化剂：35～65，增塑-稀释剂：35～65；催化膏的组成原料及所占质量份数为碱性橡胶促进剂：2～10，增塑-稀释剂：30～65，填料：33～60；其中所述基膏中的主剂为大分子端巯基液态聚硫橡胶和低分子端巯基液态聚硫橡胶的混合物；所述大分子端巯基液态聚硫橡胶的平均相对分子量为4000±500，所述低分子端巯基液态聚硫橡胶平均相对分子量为1000±200；基膏、固化膏、催化膏的质量比为100：7.5～20：5～10。

本发明所述大分子端巯基液态聚硫橡胶的巯基含量0.5%～2%，低分子端巯基液态聚硫橡胶的巯基含量5.0%～8.0%。

本发明所述基膏中的填料为半补强炉法炭黑和沉淀法二氧化硅。

本发明所述基膏中的增塑-稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸丁苄酯中的一种或两种混合物。

本发明所述基膏中的助剂包含触变性助剂、增粘剂、偶联剂；其中触变性助剂为气相二氧化硅；增粘剂为环氧树脂；偶联剂为KH-560。

本发明所述固化膏中的固化剂为二氧化锰。

本发明所述固化膏中的增塑-稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸丁苄酯中的一种或两种的混合物。

本发明所述催化膏中的增塑-稀释剂为、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸丁苄酯中的一种或两种的混合物；催化膏中的填料为非补强性填料。

一种室温固化型三组分聚硫防水密封胶的制备方法，首先将基膏/固化膏/催化膏中的粉料按配方组成在100℃～120℃的烘箱中干燥2～3小时，其次将粉料以及其它配方组成成分加入到搅拌机中搅拌均匀，然后在研磨机内研磨，取样检测合格后，出料装桶即制备好基膏/固化膏/催化膏各组分。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：本烧结焊剂中各成分的主要作用简述如下：本发明基膏中的主剂为大分子端巯基液态聚硫橡胶（平均相对分子量为4000±500）和低分子端巯基液态聚硫橡胶（平均相对分子量为1000±200）的混合物，是密封胶的基础成分，是最终形成密封胶的主体，两者之间的质量比根据密封胶胶料的流变性能、工艺性能和硫化后的力学性能、粘接性能、以及密封胶的施工环境条件要求进行调整。选用的高相对分子质量端巯基液态聚硫橡胶的巯基含量0.5%～2%，低相对分子质量端巯基液态聚硫橡胶的巯基含量5.0%～8.0%。密封胶的基础成分选择两种平均相对分子质量差距大的液态聚硫橡胶组配，是本发明区别于其它聚硫类密封胶的主要特点之一。

基膏中的填料的作用是提高密封胶的力学性能、增容及调节其流变性能，一般为热裂法炭黑、半补强炭黑、二氧化钛、氧化锌、沉淀法二氧化硅和气相法二氧化硅，粒径通常为100nm～1m。

基膏中的增塑-稀释剂为石油系、煤焦油系、松油系和合成增塑-稀释剂。其中合成增塑-稀释剂效果良好，苯二甲酸酯类中的邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸丁苄酯等使用最多，它们的加入增大了聚硫橡胶大分子或其它聚合物分子间的距离，破坏了分子间氢键力的形成条件，显著降低了物料的粘度，赋予密封胶良好的涂敷施工性能。

基膏中的助剂包含触变性助剂、增粘剂、偶联剂：其中触变性助剂的作用是阻止密封胶分子间或分子链段间产生相对滑移，使堆积在立缝或倾斜缝中尚未硫化的密封胶不会下垂，直至固化。触变性助剂一般为气相二氧化硅、改性脲、硬脂酸盐以及膨润土。

加入增粘剂可以提高对基材的粘附性能，增粘剂一般为增粘树脂，包括环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯树脂和聚乙烯醇树脂等。本发明选用的是环氧树脂，通过聚硫橡胶分子中的巯基与环氧树脂的环氧基形成的化学键而将环氧树脂引入到聚硫橡胶大分子中，从而显著提高整个密封胶体系的粘附性能。

偶联剂选用KH-560，主要是增加聚硫橡胶与各种无机添加剂之间的界面润湿性，提高聚硫橡胶与各种无机添加剂之间的物理结合力，从而提高密封胶的力学性能。

本发明固化膏常用的固化剂有金属氧化物、金属过氧化物、无机氧化剂、有机氧化剂如有机过氧化物等。在聚硫橡胶密封胶中应用最为广泛的是金属氧化物，其用量与聚硫橡胶的质量及其相对分子质量、巯基含量有关，一般为密封胶基膏的0.5～3%，选用的金属氧化物的PH值最好在6～8，本发明选用的是二氧化锰。

固化膏中增塑-稀释剂的主要作用是与固化剂一起配成膏状或糊状，提高体系的工艺操作性能，便于施工，为使整个密封胶体系具有稳定的流变性能。

另外，聚硫密封胶配套催化膏材料，选用促进剂的并用体系，是本发明区别于其它聚硫密封胶的主要特点。通过碱性橡胶促进剂的并用，及调节催化膏的用量，既可调节或控制密封胶的活性期，改善密封胶的自流平性能，控制表固时间，使其既具有充分的搅拌、挤出施工操作时间区间，能适用于夏季施工的高温条件，又可在后期加速固化，提高固化速度，能适用于冬季施工的低温条件，在规定期限内达到较高的固化程度和力学强度，从而拓宽了密封胶对环境温度的适用范围，尤其是使得密封胶在冬季、早春和秋末的低温季节施工时能够在规定期限内完成固化。由于施工操作活性期的延长，还可使腻子胶料对粘接表面有更长的润湿时间和加以充分的润湿，使粘接性能得到提高，同时，由于操作活性期的延长，密封胶料中的橡胶大分子可以进行更加充分的分子迁移、扩散，并在到达规定期限时能够充分交联、固化，从而使得力学性能及其稳定性得到提高。选择邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸丁苄酯中的一种或两种的混合物作为催化膏的增塑-稀释剂。选择非补强性填料进行增容和调节催化膏体系的流变性能。

本发明的产品应用于大型船舶舱壁中，效果良好，与目前进口的或国产的聚硫密封胶相比，具有以下优点：

1.在夏季和冬季自然条件下固化，可以人为调节或控制密封胶的活性期、固化速度，环境条件适用性广；

2.弹性好、粘接强度高、水密性好、抗流坠性和拉伸-压缩循环性能优良，长期使用不产生龟裂；

3.对被密封构件具有充分稳定的粘接性及耐久粘接性，对水中的钢板、橡胶、水泥等具有长期粘接性；

4.贮存稳定性优良，贮存期长；

5.对密封构件不产生污染和腐蚀，对人体也没有危害，环保安全；

6.施工性能优良，工艺操作简单，能方便、简单、快捷地填充到嵌缝中；

具体实施方式

以下通过具体实施方式的描述对本发明做进一步说明，但这并非对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种变型或改性，只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。

本发明的具体实施例见表1，配制的聚硫橡胶防水密封胶室温固化后，力学性能测试结果见表2。

表1本发明具体实施例的配方（质量份）

使用时，基膏、固化膏、催化膏按照质量比100：7.5～20：5～10的比例混合均匀即可。

表2本发明具体实施例的性能测试结果

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					拉伸强度（MPa）	1.8	2.6	2.2	2.5
粘接强度（MPa）	2	2.7	2.6	2.5
					硬度（邵氏）	58	62	61	63
表固时间（h）	48	36	50	20
					完全固化时间（天）	8	6	9	5

Claims (6)

1.一种室温固化型三组分聚硫防水密封胶,包含基膏、固化膏和催化膏三个组分,其特征是：基膏的组成原料及所占质量份数为：主剂：100，填料：20～50，增塑-稀释剂：2～4，触变性助剂、增粘剂、偶联剂：3～6；固化膏的组成原料及所占质量份数为：固化剂：35～65，增塑-稀释剂：35～65；催化膏的组成原料及所占质量份数为碱性橡胶促进剂：2～10，增塑-稀释剂：30～65，填料：33～60；其中所述基膏中的主剂为大分子端巯基液态聚硫橡胶和低分子端巯基液态聚硫橡胶的混合物；所述大分子端巯基液态聚硫橡胶的平均相对分子量为4000±500，所述低分子端巯基液态聚硫橡胶平均相对分子量为1000±200；

基膏、固化膏、催化膏的质量比为100：7.5～20：5～10。

2.如权利要求1所述的室温固化型三组分聚硫防水密封胶,其特征是：所述大分子端巯基液态聚硫橡胶的巯基含量0.5%～2%，低分子端巯基液态聚硫橡胶的巯基含量5.0%～8.0%。

3.如权利要求1所述的室温固化型三组分聚硫防水密封胶,其特征是：所述基膏中的增塑-稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸丁苄酯中的一种或两种混合物。

4.如权利要求1所述的室温固化型三组分聚硫防水密封胶,其特征是：所述基膏中的触变性助剂为气相二氧化硅；所述基膏中的增粘剂为环氧树脂；所述基膏中的偶联剂为偶联剂KH-560。

5.如权利要求1所述的室温固化型三组分聚硫防水密封胶,其特征是：所述固化膏中的增塑-稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸丁苄酯中的一种或两种的混合物。

6.如权利要求1所述的室温固化型三组分聚硫防水密封胶,其特征是：所述催化膏中的增塑-稀释剂为、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸丁苄酯中的一种或两种的混合物；催化膏中的填料为非补强性填料。