CN104479609A - 一种端硅烷基改性聚氨酯密封胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种端硅烷基改性聚氨酯密封胶及其制备方法，属于粘合剂领域。其特征在于所述密封胶组分的质量份数为：端硅烷基改性聚氨酯预聚物15～55份、增塑剂10～50份、除水剂0～5份、填料40～300份、黏附促进剂0～10份、催化剂0.01～1.5份。本发明提供了其制备方法。本发明产品的组分配方中无溶剂成分，对环境、使用者的健康无危害，为环保型密封胶，可广泛应用于石材、玻璃、木材、金属、塑料等基材的粘接，具有固化速度快，以及良好的力学性能、黏附性能、耐热、耐水、耐老化性能等。

Description

一种端硅烷基改性聚氨酯密封胶及其制备方法

技术领域

本发明属于聚氨酯密封胶/粘合剂领域，涉及一种环保型的端硅烷基改性聚氨酯密封胶及其制备方法。

技术背景

聚氨酯弹性密封胶，由于其具有良好的弹性、低温柔韧性、耐磨性以及较高的力学性能等优点，粘接强度和内聚强度一般高于有机硅和聚硫密封胶，近些年来发展很快，已被广泛应用于建筑、汽车、船舶、集装箱、土木工程、电子电器、基础设施等的密封粘接。但是，这类密封胶在高气温和高湿环境中容易在胶层中发泡；对无孔基材构件进行粘接密封时一般也需施用底胶；其预聚体中含有NCO基，对湿气十分敏感，因此对贮存稳定性具有较大的影响；而一般通用性聚氨酯密封胶耐热性也比较差，使之在应用上受到一定限制。

端硅烷基改性聚氨酯密封胶具有有机硅和聚氨酯的优点，结构中的Si-O-Si键具有优良的耐候、耐老化和耐化学介质的特性，对基材适应广；体系中不含游离的NCO基，储存稳定，且在-40℃下仍有弹性，对家居基材包括石材、玻璃、木材、金属、塑料等有强的粘接力。

公开号CN1386815A发明名称为“单组份湿固化聚氨酯粘合剂的制备及应用”，公开号CN1248606C发明名称为“聚氨酯粘接剂/密封胶组合物、其前体和制备方法”以及公开号CN100209986C发明名称为“免底剂型单组份湿固化聚氨酯粘接剂”关于聚氨酯粘接剂/密封胶的专利申请所公开的组分中，均含有溶剂，存在一定环境污染，对生产者和使用者的身体健康带来一定危害。

发明内容

本发明主要提供一种环保型的端硅烷基改性聚氨酯，配方组分中无溶剂，对环境、使用者的健康无危害，应用于家居石材、玻璃、木材、金属、塑料等基材粘接，具有固化速度快、良好的力学性能、黏附性能、耐热、耐水、耐老化性能等。

本发明的目的在于提供一种端硅烷基改性聚氨酯的制备方法。该方法以端硅烷基改性聚氨酯预聚物、增塑剂、除水剂、填料、黏附促进剂、催化剂等为原料，工艺简单、质量稳定、环保无危害。

本发明的目的主要通过下述技术方案实现：一种端硅烷基改性聚氨酯密封胶，密封胶的原料配方按下述质量份计为：

所述的端硅烷基改性聚氨酯预聚物为市售SPU预聚物，粘度30000～60000cps，结构为其中R和R’为C1-C6的烷基，R’’为带苯环的亚烃基，n为0或者1，m为1～6的整数。

所述的增塑剂为聚醚多元醇，主链含有醚键，端基或侧基含有不少于2个羟基的聚合物，分子量在400～5000之间，如聚醚三醇、聚四氢呋喃二醇或聚醚二醇等。

所述的增塑剂不含挥发性溶剂，密封胶使用过程无有毒有害物质生成，符合GB18538标准。

所述的除水剂包括3-丁基-2-(1-乙基戊基)恶唑烷、4-乙基-2(3-甲基丁基)-1,3-恶唑烷、六甲基二硅氮烷、六苯基环三硅氮烷、无水氯化钙、无水氯化镁、无水硫酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或它们的混合物。

所述的填料为白炭黑、纳米碳酸钙、硅藻土、石英粉、云母粉、二氧化钛、高岭土中的一种或两种及多种的组合物。

所述的黏附促进剂为烷氧基硅烷，包括N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、双(γ-三甲氧甲硅烷基丙基)胺、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、或γ-缩水甘油氧丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或两种及多种的组合物。

所述的催化剂包括有机锡类，如二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二丁基二马来酸锡、二醋酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡或硫醇二辛基锡，或者有机钛类，如四异丙基钛酸酯、四正丁基钛酸酯。

上述环保型端硅烷基改性聚氨酯密封胶的制备方法，包括以下步骤：

(1).将填料于120℃下干燥5～20h；

(2).将端硅烷基改性聚氨酯预聚物15～55份，增塑剂10～50份加入搅拌反应釜中，升温至80～90℃，抽真空，搅拌脱气1～2h；

(3).降温至60℃以下，停止搅拌和抽真空；

(4).加入填料40～300份，除水剂0～5份，混合均匀后于80～90℃抽真空，搅拌脱气1～2h；

(5).将步骤(4)得到的高混料的温度降至50℃以下，充入氮气，加入粘性促进剂0～10份，混合均匀。

(6).在氮气保护条件下加入催化剂0.01～1.5份，混合均匀；

(7).抽真空，继续混合均匀；

(8).充氮气解除真空至常压，出料分包装得到环保型端硅烷基改性聚氨酯密封胶。

步骤(2)、(3)、(4)、(5)、(6)和(7)所述的搅拌反应釜为行星式捏合机；

步骤(2)、(4)和(7)中所述的真空条件为0.090±0.005MPa；

所述的行星式捏合机的操作条件为公转转速50rpm；

步骤(2)中所述的搅拌反应釜为行星式捏合机，公转转速50rpm，搅拌1～2h；

步骤(4)中所述的搅拌反应釜为行星式捏合机，公转转速50rpm，搅拌1～2h；

步骤(5)中所述的搅拌反应釜为行星式捏合机，公转转速50rpm，搅拌15～20min；

步骤(6)中所述的搅拌反应釜为行星式捏合机，公转转速50rpm，搅拌15～20min。

本发明制备的端硅烷基改性聚氨酯密封胶具有无溶剂挥发，环保无危害，对家居基材包括石材、玻璃、木材、金属、塑料等有强的粘接力，具有非常好的应用推广前景。

具体实施方式

为进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的环保型端硅烷基改性聚氨酯密封胶及其制备方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

将纳米碳酸钙置于恒温烘箱中于120℃下干燥20h；将端硅烷基改性聚氨酯预聚物160g，聚醚二元醇100g加入行星式捏合机中，升温至80～90℃，抽真空至0.090±0.005MPa，搅拌脱气1～2h；降温至60℃以下，停止搅拌和抽真空；加入纳米碳酸钙填料320g，除水剂8g，混合均匀后于80～90℃抽真空至0.090±0.005MPa，搅拌脱气1～2h；将得到的高混料的温度降至50℃以下，充入氮气，加入黏附促进剂氨丙基三甲氧基硅烷1.4g，混合均匀。在氮气保护条件下加入催化剂二月桂酸二丁基锡0.7g，混合均匀；抽真空，继续混合均匀；充氮气解除真空至常压，出料分包装得到环保型端硅烷基改性聚氨酯密封胶。

表1实施例1中原料组成及质量

实施例2

本密封胶的制备方法如实施例1。

表2实施例2中原料组成及质量

实施例3

本密封胶的制备方法如实施例1。

表3实施例3中原料组成及质量

实施例4

本密封胶的制备方法如实施例1。

表4实施例4中原料组成及质量

实施例5

本密封胶的制备方法如实施例1。

表5实施例5中原料组成及质量

将实施例1～实施例5制备得到的环保型端硅烷基改性聚氨酯密封胶通过以下主要方法进行检测，表6列出了该密封胶的测试结果。

表6环保型端硅烷基改性聚氨酯密封胶的测试结果比较

Claims (10)

1.一种端硅烷基改性聚氨酯密封胶，其特征在于：所述密封胶的原料配方按质量份数计为：

。

2.按权利要求1所述的一种端硅烷基改性聚氨酯密封胶，其特征在于：所述的端硅烷基改性聚氨酯预聚物结构为

其中R和R’为C1-C6的烷基，R’’为带苯环的亚烃基，n为0或1，m为1～6的整数。

3.按权利要求1所述的一种端硅烷基改性聚氨酯密封胶，其特征在于：所述的增塑剂为聚醚多元醇，包括聚醚三醇、聚四氢呋喃二醇、聚醚二醇或它们的混合物。

4.按权利要求1或3所述的增塑剂，其特征在于：聚醚多元醇主链含有醚键，端基或侧基含有不少于2个羟基的聚合物，分子量在400～5000之间。

5.按权利要求1所述的一种环保型端硅烷基改性聚氨酯密封胶，其特征在于：所述的除水剂包括3-丁基-2-(1-乙基戊基)恶唑烷、4-乙基-2(3-甲基丁基)-1,3-恶唑烷、六甲基二硅氮烷、六苯基环三硅氮烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、无水氯化钙、无水氯化镁、无水硫酸钠或它们的混合物。

6.按权利要求1所述的一种端硅烷基改性聚氨酯密封胶，其特征在于：所述的填料是碳酸钙、白炭黑、硅藻土、石英粉、云母粉、二氧化钛、高岭土中的一种或它们的混合物。

7.按权利要求1所述的一种端硅烷基改性聚氨酯密封胶，其特征在于：所述的黏附促进剂为烷氧基硅烷，包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、双(γ-三甲氧甲硅烷基丙基)胺、巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基甲基二甲氧基硅烷或它们的混合物。

8.按权利要求1所述的一种端硅烷基改性聚氨酯密封胶，其特征在于：所述的催化剂为有机锡类或有机钛类，，包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二丁基二马来酸锡、二醋酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、硫醇二辛基锡，或四异丙基钛酸酯、四正丁基钛酸酯。

9.按权利要求1或3或4所述的一种端硅烷基改性聚氨酯密封胶，其特征在于：所述的增塑剂不含挥发性溶剂，密封胶使用过程无有毒有害物质生成。

10.一种端硅烷基改性聚氨酯密封胶的制备方法，其特征在于：按以下工艺步骤进行：

(1).将填料于120℃下干燥5～20h；

(2).将端硅烷基改性聚氨酯预聚物15～55份，增塑剂10～50份加入搅拌反应釜中，升温至80～90℃，抽真空，搅拌脱气1～2h；

(3).降温至60℃以下，停止搅拌和抽真空；

(4).加入经过120℃干燥15～20h处理后的填料40～300份，除水剂0～5份，混合均匀后于80～90℃抽真空，搅拌脱气1～2h；

(5).将步骤(4)得到的高混料的温度降至50℃以下，充入氮气，加入粘性促进剂0～10份，混合均匀。

(6).在氮气保护条件下加入催化剂0.01～1.5份，混合均匀；

(7).抽真空，继续混合均匀；

(8).充氮气解除真空至常压，出料分包装得到环保型端硅烷基改性聚氨酯密封胶。