CN104017535B - 一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法 - Google Patents

一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油加入搅拌混匀,再加入交联剂和占总重量20%-80%的催化剂,搅拌均匀后添加气相白炭黑,搅拌后再加入偶联剂和占总重量80%-20%的催化剂。本发明方法中,催化剂一部分在制胶前期加入,一部分在出料之前加入,在没有大幅降低密封胶硫化速度的前提条件下,可以大大改善此有机硅透明密封胶胶的粘接稳定性,并且有效增加密封胶的储存稳定性。

Description

一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机硅建筑密封胶,特别涉及一种单组份有机硅透明密封胶的制备工艺。
技术背景
20世纪60年代,一种单组份室温硫化硅橡胶弹性密封胶问世,此有机硅密封胶具有优良的耐候性和耐久性,于室温下即可固化,使用方便,使其在建筑、室内密封领域得到广泛的应用。与其他密封胶相比,综合性能和工艺性能优越,有机硅密封胶被越来越多的客户所接受。单组份的有机硅中性透明密封胶是单组份有机硅密封胶中的一类,而且是单组份有机硅密封胶中一类非常具有代表性的高需求产品,在各种领域,尤其是建筑领域,其产销量极大。由于市场广阔,用途广泛,市场对开发一些高性能透明密封胶的需求也越来越大。
单组份的中性有机硅透明密封胶,因其连续化生产方式投资大,使用不成熟,所以目前大多使用龙门式或悬壁式高速分散机生产,已知的单组份中性透明密封胶的制备方法大致为以下两种:
第一种制备方法:将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油混合均匀,加入交联剂,然后再加入气相二氧化硅,最后加入偶联剂和催化剂,分别混合均匀后出料分装得单组份透明密封胶。在这种制备方法中,催化剂是放在最后一步才加入,在制胶前期因为缺少一定的催化反应,所以制胶过程中封端和交联反应速度均很慢,反应程度不够,所以导致密封胶产品表干、固化速度都比较慢,不是十分理想。
第二种制备方法:将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油混合均匀,再分别加入交联剂、偶联剂和催化剂,搅拌均匀,最后再加入气相二氧化硅,搅拌均匀后出料分装得单组份透明密封胶。该制备方法存在如下缺点:1、随着气相二氧化硅的加入,胶料稠度会渐渐提高,在高速分散机的搅拌作用下,胶料内部温度也会慢慢升高,随着稠度的急速增加,胶料内部温度也会增加很快,且不容易传导出来。在这个过程当中,催化剂的过量存在会使得体系的催化反应、封端等都比较活跃和充分,虽然可以大幅度提高密封胶产品表干和固化速度,但是由于制胶过程反应过度,其储存稳定性会变差。2、一般而言,偶联剂价格比较高,另外其基团活性也高,容易反应变色等等,所以添加比例一般不能太高。偶联剂在加气相白炭黑之前加入,会大大增加其消耗量,降低密封胶产品偶联粘接效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,其制成的密封胶成品表干固化速度快,储存和粘接稳定性高。
本发明的技术解决方案是:一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,包括以下步骤:
(1)将全部的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油及透明色浆分别投入搅拌机料缸内,以30-400转/分的速度搅拌10-50分钟,同时抽真空至真空度为-0.05MPa~-0.2MPa,并且开启搅拌机料缸循环冷却水;
(2)通氮气解除真空,加入全部的交联剂和占催化剂总重量的20%-80%的催化剂,以30-400转/分的速度搅拌10-50分钟,同时抽真空并保持真空度为-0.05MPa~-0.2MPa;
(3)通氮气解除真空,分4次加入全部的气相白炭黑,以400-1000转/分的速度搅拌10-50分钟,同时抽真空并保持真空度为-0.02MPa~-0.2MPa;
(4)通氮气解除真空,加入全部偶联剂和占催化剂总重量的80%-20%的剩余催化剂,以30-400转/分的速度搅拌10-50分钟,同时抽真空并保持真空度为-0.05MPa~-0.2MPa;
(5)关闭搅拌机料缸循环冷却水,保持真空度为-0.05MPa~-0.2MPa下以30-400转/分的速度搅拌10-50分钟,压料分装得单组份有机硅透明密封胶优选地。
将催化剂分成两次加入,可以有效的控制制胶反应程度,尤其是制胶前期的反应速度,达到优化产品性能的效果。
所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为高低黏混合物,其黏度范围为2000-500000厘泊;所述二甲基硅油为低黏物,其黏度范围为100-10000厘泊;所述透明色浆是由黄色粉和二甲基硅油混合而成,所述交联剂选自甲基三丁酮肟基硅烷,二甲基二丁酮肟基硅烷,甲基三丙酮肟基硅烷,乙烯基三丁酮肟基硅烷,苯基三丁酮肟基硅烷,四丁酮肟基硅烷中的一种或几种;所述催化剂选自二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡,钛络合物,辛酸亚锡中的一种或几种;所述偶联剂选自γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、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、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
在步骤(2)中加入占总重量的20%-40%的催化剂,在步骤(4)中加入占总重量的80%-60%的催化剂。
所述透明色浆中的黄色粉与二甲基硅油的重量份比例为1:10-100。
所述气相白炭黑为比表面积100-300m2/g的表面亲水型气相二氧化硅。
本发明的优点是:制成的单组份有机硅透明密封胶具有成品表干、固化速度快的优点,储存和粘接的稳定性好。
具体实施方式
实施例1
一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,其步骤如下:
(1)将黏度为80000厘泊α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、黏度为350厘泊的二甲基硅油45份、透明色浆0.025份(黄色粉:二甲基硅油=1:100),分别投入到搅拌机料缸当中,以300转/分的搅拌速度搅拌10min,同时抽真空至-0.08MPa,并且开启搅拌机料缸循环冷却水,下进上出,冷却水温度设定为17℃;
(2)通氮气解除真空到常压,加入交联剂甲基三丁酮肟基硅烷10份和催化剂二月桂酸二丁基锡0.02份(占催化剂总重量的20%),以300转/分的搅拌速度搅拌10min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(3)通氮气解除真空到常压,分4次加入比表面积100-300m2/g的表面亲水型气相二氧化硅25份,每次均以800转/分的搅拌速度搅拌15min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(4)通氮气解除真空到常压,加入偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷1份、剩余催化剂二月桂酸二丁基锡0.08份(占催化剂总重量的80%),以300转/分的搅拌速度搅拌15min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(5)最后关闭搅拌机料缸循环冷却水,继续保压-0.08MPa,以300转/分的搅拌速度搅拌15min后,压料分装得单组份有机硅透明密封胶。
实施例2
一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,其步骤如下:
(1)将黏度为80000厘泊α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、黏度为350厘泊的二甲基硅油45份、透明色浆0.025份(黄色粉:二甲基硅油=1:100),分别投入到搅拌机料缸当中,以300转/分的搅拌速度搅拌10min,同时抽真空至-0.08MPa,并且开启搅拌机料缸循环冷却水,下进上出,冷却水温度设定为17℃;
(2)通氮气解除真空到常压,加入交联剂甲基三丁酮肟基硅烷10份和催化剂二月桂酸二丁基锡0.04份(占催化剂总重量的40%),以300转/分的搅拌速度搅拌10min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(3)通氮气解除真空到常压,分4次加入比表面积100-300m2/g的表面亲水型气相二氧化硅25份,每次以800转/分的搅拌速度搅拌15min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(4)通氮气解除真空到常压,加入偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷1份、所余催化剂二月桂酸二丁基锡0.06份(占催化剂总重量的60%),以300转/分的搅拌速度搅拌15min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(5)最后关闭搅拌机料缸循环冷却水,继续保压-0.08MPa,以300转/分的搅拌速度搅拌15min后,压料分装得单组份有机硅透明密封胶。
实施例3
一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,其步骤如下:
(1)将黏度为80000厘泊α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、黏度为350厘泊的二甲基硅油45份、透明色浆0.025份(黄色粉:二甲基硅油=1:100),分别投入到搅拌机料缸当中,以300转/分的搅拌速度搅拌10min,同时抽真空至-0.08MPa,并且开启搅拌机料缸循环冷却水,下进上出,冷却水温度设定为17℃;
(2)通氮气解除真空到常压,加入交联剂甲基三丁酮肟基硅烷10份和催化剂二月桂酸二丁基锡0.06份(占催化剂总重量的60%),以300转/分的搅拌速度搅拌10min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(3)通氮气解除真空到常压,分4次加入比表面积100-300m2/g的表面亲水型气相二氧化硅25份,每次以800转/分的搅拌速度搅15min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(4)通氮气解除真空到常压,加入偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷1份、所余催化剂二月桂酸二丁基锡0.04份(占催化剂总重量的40%),以300转/分的搅拌速度搅拌15min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(5)最后关闭搅拌机料缸循环冷却水,继续保压-0.08MPa,以800转/分的搅拌速度搅拌15min后,压料分装得单组份有机硅透明密封胶。
实施例4
一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,其步骤如下:
(1)将黏度为80000厘泊α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、黏度为350厘泊的二甲基硅油45份、透明色浆0.025份(黄色粉:二甲基硅油=1:100),分别投入到搅拌机料缸当中,以300转/分的搅拌速度搅拌10min,同时抽真空至-0.08MPa,并且开启搅拌机料缸循环冷却水,下进上出,冷却水温度设定为17℃;
(2)通氮气解除真空到常压,加入交联剂甲基三丁酮肟基硅烷10份和催化剂二月桂酸二丁基锡0.08份(占催化剂总重量的80%),以300转/分的搅拌速度搅拌10min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(3)通氮气解除真空到常压,分4次加入比表面积100-300m2/g的表面亲水型气相二氧化硅25份,每次以800转/分的搅拌速度搅15min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(4)通氮气解除真空到常压,加入偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷1份、所余催化剂二月桂酸二丁基锡0.02份(占催化剂总重量的20%),以300转/分的搅拌速度搅拌15min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(5)最后关闭搅拌机料缸循环冷却水,继续保压-0.08MPa,以300转/分的搅拌速度搅拌15min后,压料分装得单组份有机硅透明密封胶。
下面通过对比实验例进一步说明本发明的有益效果。
对比例1
一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,其步骤如下:
(1)将黏度为80000厘泊α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、黏度为350厘泊的二甲基硅油45份、透明色浆0.025份(黄色粉:二甲基硅油=1:100),分别投入到搅拌机料缸当中,以300转/分的搅拌速度搅拌10min,同时抽真空至-0.08MPa,并且开启搅拌机料缸循环冷却水,下进上出,冷却水温度设定为17℃;
(2)通氮气解除真空到常压,加入交联剂甲基三丁酮肟基硅烷10份,以300转/分的搅拌速度搅拌10min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(3)通氮气解除真空到常压,分4次加入比表面积100-300m2/g的表面亲水型气相二氧化硅25份,每次以800转/分的搅拌速度搅15min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(4)通氮气解除真空到常压,加入偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷1份和催化剂二月桂酸二丁基锡0.1份(占催化剂总重量的100%),以300转/分的搅拌速度搅拌15min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(5)最后关闭搅拌机料缸循环冷却水,继续保压-0.08MPa,以300转/分的搅拌速度搅拌15min后,压料分装得单组份有机硅透明密封胶。
对比例2
一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,其步骤如下:
(1)将黏度为80000厘泊α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、黏度为350厘泊的二甲基硅油45份、透明色浆0.025份(黄色粉:二甲基硅油=1:100),分别投入到搅拌机料缸当中,以300转/分的搅拌速度搅拌10min,同时抽真空至-0.08MPa,并且开启搅拌机料缸循环冷却水,下进上出,冷却水温度设定为17℃;
(2)通氮气解除真空到常压,加入交联剂甲基三丁酮肟基硅烷10份,以300转/分的搅拌速度搅拌10min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(4)通氮气解除真空到常压,加入偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷1份、催化剂二月桂酸二丁基锡0.1份(占总重量100%),以300转/分的搅拌速度搅拌15min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(3)通氮气解除真空到常压,分4次加入比表面积100-300m2/g的表面亲水型气相二氧化硅25份,每次以800转/分的搅拌速度搅15min,搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa;
(5)最后关闭搅拌机料缸循环冷却水,继续保压-0.08MPa,以300转/分的搅拌速度搅拌15min后,压料分装得单组份有机硅透明密封胶。
将对比例1-2和实施例1-4制得的有机硅透明密封胶样品按照国标GBT14683-2003进行性能检测,检测结果如下:
样品完成后72h之内的检测数据:
结论:对比例1的表干、固化时间均较长,在实际使用场合,因为效率不高,并不能得到市场的欢迎;对比例2的表干、固化时间均较快,但是粘接稳定性不是很好,从产品优化角度考虑也不是很好;实施例1-4的各项性能相对而言较好,尤其是实施例1-2,各项性能更好。
样品自然放置12个月之后的检测数据:
结论:对比例1的密封胶产品储存稳定性还好,性能没有出现较大下降,但是由于本身性能不太好,所以不可取;对比例2的密封胶产品储存稳定性较差,各项性能均出现大幅下降;实施例1-4的密封胶产品储存稳定性比对比例2好,表现最好的就是实施例1-2,其各项性能均较稳定。
综上所述:将催化剂两步来加,不仅可以有效改善胶系产品的表干、固化速度,还可以有效改善胶系产品储存稳定性和粘接稳定性,而且适当减少催化剂前期添加比例更能有效优化密封胶配方。
由以上实施例及其测试结果对比可以看出,本发明方法制备的单组份有机硅透明密封胶的性能比较优越,符合以上国标要求。

Claims (5)

1.一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将全部的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油及透明色浆分别投入搅拌机料缸内,以30-400转/分的速度搅拌10-50分钟,同时抽真空至真空度为-0.05MPa~-0.2MPa,并且开启搅拌机料缸循环冷却水;
(2)通氮气解除真空,加入全部的交联剂和占催化剂总重量的20%-80%的催化剂,以30-400转/分的速度搅拌10-50分钟,同时抽真空并保持真空度为-0.05MPa~-0.2MPa;
(3)通氮气解除真空,分4次加入全部的气相白炭黑,以400-1000转/分的速度搅拌10-50分钟,同时抽真空并保持真空度为-0.02MPa~-0.2MPa;
(4)通氮气解除真空,加入全部偶联剂和占催化剂总重量的80%-20%的剩余催化剂,以30-400转/分的速度搅拌10-50分钟,同时抽真空并保持真空度为-0.05MPa~-0.2MPa;
(5)关闭搅拌机料缸循环冷却水,保持真空度为-0.05MPa~-0.2MPa下以30-400转/分的速度搅拌10-50分钟,压料分装得单组份有机硅透明密封胶。
2.根据权利要求1所述的一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,其特征在于,所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为高低黏混合物,其黏度范围为2000-500000厘泊;所述二甲基硅油为低黏物,其黏度范围为100-10000厘泊;所述透明色浆是由黄色粉和二甲基硅油混合而成,所述交联剂选自甲基三丁酮肟基硅烷,二甲基二丁酮肟基硅烷,甲基三丙酮肟基硅烷,乙烯基三丁酮肟基硅烷,苯基三丁酮肟基硅烷,四丁酮肟基硅烷中的一种或几种;所述催化剂选自二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡,钛络合物,辛酸亚锡中的一种或几种;所述偶联剂选自γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、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、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,其特征在于,在步骤(2)中加入占总重量的20%-40%的催化剂,在步骤(4)中加入占总重量的80%-60%的催化剂。
4.根据权利要求3所述的一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,其特征在于,所述透明色浆中的黄色粉与二甲基硅油的重量份比例为1:10-100。
5.根据权利要求3所述的一种单组份有机硅透明密封胶的制备方法,其特征在于,所述气相白炭黑为比表面积100-300m2/g的表面亲水型气相二氧化硅。
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