一种软硬共挤的复合硅橡胶胶条
技术领域
本发明涉及一种建筑用密封条,特别涉及一种软硬共挤的复合硅橡胶胶条。
背景技术
建筑门窗的密封胶条由于受到安装位置、使用年限、密封要求、型材配合等多方面的限制,常常使用橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡胶、多种材质复合胶条等材料。目前国内主要采用三元乙丙类与聚氯乙烯类密封胶条,而国外则普遍采用硅橡胶与三元乙丙密封条。由于聚氯乙烯随着时间的延长变硬变脆,失去弹性,不耐老化,耐候性和低温特性差,不符合密封条的性能要求,已逐步被市场淘汰。三元乙丙橡胶(EPDM)作为一种性能较好的密封材料,目前被广泛应用。但三元乙丙橡胶条存在以下固有缺陷:胶条易断裂,抗挤压性能差,耐候性能和抗老化性能差;产品有气味,使用温度范围较窄,颜色单一;所采用的增塑剂为环烷油,随着使用时间的延长,环烷油会迁移到表面,导致节能门窗中空玻璃或幕墙的密封胶失效。
有机硅具有良好的耐寒性和耐热性、压缩变形性、透气性,其无毒无味,生理惰性,环境友好,这些优异的物理性能使之非常适用于建筑上使用。
现有普通的硅橡胶胶条,一体成型,材料、硬度均一,在安装时存在的缺陷是:硅橡胶胶条的安装部位硬度低、难以安装,密封部位压缩比低,弹性不佳,回弹慢,密封性能不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软硬共挤的复合硅橡胶胶条,将其应用于建筑门窗的密封,安装部位为密实胶,硬度较高,尺寸固定,便于定型,易安装;密封部位为发泡胶,弹性好,回弹迅速,具有高压缩比,密封性好,提高了门窗的密封性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种软硬共挤的复合硅橡胶胶条,所述复合硅橡胶胶条由密实混炼胶胶片和发泡混炼胶胶片复合而成;
所述密实混炼胶胶片各组分按重量份计配比如下:密实混炼胶100份,硫化剂1~3份,色母胶0.5~1.5;所述密实混炼胶由以下重量份计的组分混合制成:甲基乙烯基硅橡胶100份,填料80~170份,增粘剂1~5份,结构控制剂6~10份;
所述发泡混炼胶胶片各组分按重量份计配比如下:发泡混炼胶100份,硫化剂2~5份,色母胶1~3份,发泡剂1~4份;所述发泡混炼胶由以下重量份计的组分混合制成:甲基乙烯基硅橡胶100份,填料40~120份,结构控制剂5~8份。
本发明将软硬复合的概念引入硅橡胶胶条的制造,同一硅橡胶胶条的不同位置有不同的硬度,以解决普通硅橡胶胶条在安装时存在的不足。本发明复合硅橡胶胶条由密实混炼胶胶片和发泡混炼胶胶片复合而成,密实混炼胶胶片对应的是硅橡胶胶条的安装部位,硬度较高,尺寸固定,便于定型,易安装;发泡混炼胶胶片对应的是硅橡胶胶条的密封部位,弹性好,回弹迅速,具有高压缩比,密封性好;本发明集强度与弹性于一体,质量轻,安装部位硬度较高,易安装,密封部位压缩强、回弹迅速、便于更好的密封和开启,提高密封性能。
本领域公知,硅橡胶是一种难粘材料,尤其是密实混炼胶胶片,因此,本发明在软硬复合时必须解决软硬材料(密实混炼胶胶片和发泡混炼胶胶片)复合牢度的问题。因此,本发明在密实混炼胶胶片的配方中加入特制的增粘剂,增加硬材料(密实混炼胶胶片)的粘结性,能有效保障软硬材料(密实混炼胶胶片和发泡混炼胶胶片)复合牢固度。
本发明通过两台螺杆挤出机分别加入软硬材料,同时挤入同一副模具中,挤出胶条;胶条经高温烘道硫化成型,制得软硬共挤的一次成型的复合硅橡胶胶条。本发明通过挤出机在高压力条件下挤出复合成型,只需要一副模具,加入自制增粘剂,增加硬材料的粘接性,使软硬料直接粘合,减少二次加工,大大减少了设备投入和人工投入,降低了材料成本。
作为优选,所述密实混炼胶胶片中的甲基乙烯基硅橡胶,其分子量为500,000~700,000,乙烯基摩尔含量为0.22~1%。
本发明针对密实混炼胶胶片要求硬度较高的特点,特别控制甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基摩尔含量为0.22~1%。
作为优选,所述发泡混炼胶胶片中的甲基乙烯基硅橡胶,其分子量为500,000~700,000,乙烯基摩尔含量为0.08~0.2%。
本发明针对发泡混炼胶胶片要求弹性较高的特点,特别控制甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基摩尔含量为0.08~0.2%。
作为优选,所述填料选自气相法白炭黑、沉淀法白炭黑、超细碳酸钙、纳米活性钙、硅微粉、石英粉、高岭土、矽粉中的一种或几种。
作为优选,所述结构控制剂为甲氧基封端聚二甲基硅油,其粘度≤10mm2/s(25℃)。针对本发明软硬复合对材料要求的特点,选择结构控制剂为甲氧基封端聚二甲基硅油,其粘度≤10mm2/s,以保证材料性能,增加复合牢度度。
作为优选,所述硫化剂选自过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷、2,4-过氧化二氯苯甲酰中的一种或几种。
作为优选,所述增粘剂由以下方法制备获得:以甲苯做溶剂,将原料DMC(二甲基环硅氧烷混合物)、乙烯基环体(四甲基四乙烯基环四硅氧烷(乙烯基环体D4 Vi))以及含氢环体(四甲基环四硅氧烷D4 H)在酸催化剂(浓硫酸,质量不超过原料总质量的万分之一)作用下开环聚合,用乙烯基双封头(1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷,1,3-Diethenyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane)做封端剂,90~120℃平衡反应2~4小时,其中原料DMC、乙烯基环体以及含氢环体三者总质量与甲苯的质量比为1:0.5~1:2,之后加氢氧化钙中和过滤,减压蒸馏去除溶剂与低沸物,制得乙烯基封端的含多乙烯基的甲基氢聚硅氧烷预聚体,之后,乙烯基封端的含多乙烯基的甲基氢聚硅氧烷预聚体和烯丙基缩水甘油醚按照1:1~1.5mol比例混合,在铂催化剂催化下,设定反应温度75~85℃,回流3~5小时后停止加热,减压蒸馏去除溶剂与低沸物,制得增粘剂。本发明特制的增粘剂,增加了硬材料(密实混炼胶胶片)的粘结性,能有效保障软硬材料(密实混炼胶胶片和发泡混炼胶胶片)复合牢固度。
作为优选,DMC与乙烯基双封头的摩尔比在1:1~25:1,乙烯基环体与乙烯基双封头的摩尔比在1:1~25:1,含氢环体与乙烯基双封头的摩尔比在1:1~25:1。
作为优选,所述发泡剂选自碳酸氢钠、发泡剂AC(偶氮二甲酰胺)、发泡剂H(N·N-二亚硝基五次甲基四胺)、发泡剂OBSH(二苯磺酰肼醚)、发泡剂DAB(对甲苯磺酰肼)、发泡剂ABIN(偶氮二异丁腈)中一种或几种。一种复合硅橡胶胶条的制备方法,包括如下步骤:
1)密实混炼胶胶片制备:
将100重量份甲基乙烯基硅橡胶、80~170重量份填料、6~10重量份结构控制剂、1~5重量份增粘剂加入捏合机中,于100~180℃、真空度-0.06~-0.10MPa下捏合0.5~4小时,冷却至室温,制得密实混炼胶;将100重量份密实混炼胶、0.5~1.5重量份色母胶与1~3重量份硫化剂在开炼机上进行薄通3~5次,制得厚度为6~8mm的密实混炼胶胶片;
2)发泡混炼胶胶片:
将100重量份甲基乙烯基硅橡胶、40~120重量份填料及5~8重量份结构控制剂加入捏合机中,于100~160℃、真空度-0.06~-0.10MPa下捏合2~5小时,冷却至室温,制得发泡混炼胶;将100重量份发泡混炼胶、1~3重量份色母胶、2~5重量份硫化剂及1~4重量份发泡剂在开炼机上进行薄通3~5次,制得厚度为6~8mm的发泡混炼胶胶片;
3)复合:将密实混炼胶胶片和发泡混炼胶胶片均切成4~6厘米宽度的胶条,分别喂入两台螺杆挤出机中,通过高压挤入模具中复合成型,挤出机温度10~30℃,模口温度30~50℃;
4)硫化:将挤出胶条直接在120~180℃的高温硫化烘道中进行一次硫化,硫化时间2~10min;将一次硫化后的挤出胶条放入200~250℃的烘道中进行二次硫化,硫化时间5~20min,得到复合硅橡胶胶条。
本发明的有益效果是:
1、本发明的复合硅橡胶胶条安装部位为密实胶,硬度较高,尺寸固定,便于定型,易安装;密封部位为发泡胶,弹性好,回弹迅速,具有高压缩比,密封性好,提高了门窗的密封性能。
2、本发明特制的增粘剂,增加了硬材料的粘结性,能有效保障软硬材料复合牢固度。
3、将本发明应用于建筑门窗的密封,省却了后装密封胶条的工作,减少了门窗加工过程中组装工序的工作量,较好地解决了门窗使用过程中软、硬两种材质收缩不一致以及型材长度收缩问题,提高了门窗的密封性能。
4、本发明通过挤出机在高压力条件下挤出复合成型,只需要一副模具,通过添加增粘剂提高硬料部分粘结性,软硬料直接粘合,减少二次加工,大大减少了设备投入和人工投入,降低了材料成本。
附图说明
图1是本发明复合硅橡胶胶条的一种横截面图。
图中:1、密实混炼胶胶片,2、发泡混炼胶胶片。
具体实施方式
下面通过具体实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中,若非特指,所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。
本发明的甲基乙烯基硅橡胶、填料、结构控制剂、硫化剂、色母胶与发泡剂、乙烯基双封头、DMC、乙烯基环体以及含氢环体均为市售产品;捏合机及其他设备均为现有的常规设备。
本发明中甲氧基封端聚二甲基硅油,其粘度≤10mm2/s(25℃),市售。
实施例1:
一种软硬共挤的复合硅橡胶胶条,由密实混炼胶胶片1和发泡混炼胶胶片2复合而成(具体的一种结构可参见附图1),具体包括如下步骤:
1)密实混炼胶胶片制备:
将100重量份甲基乙烯基硅橡胶(分子量为500,000~700,000,乙烯基摩尔含量为0.22~1%)、80重量份填料(气相法白炭黑)、6重量份结构控制剂(甲氧基封端聚二甲基硅油)、1重量份增粘剂加入捏合机中,于100℃、真空度-0.06MPa下捏合4小时,冷却至室温,制得密实混炼胶;将100重量份密实混炼胶、0.5重量份色母胶与1重量份硫化剂(过氧化苯甲酰)在开炼机上进行薄通3次,制得厚度为6mm的密实混炼胶胶片。
2)发泡混炼胶胶片:
将100重量份甲基乙烯基硅橡胶(分子量为500,000~700,000,乙烯基摩尔含量为0.08~0.2%)、40重量份填料(气相法白炭黑)及5重量份结构控制剂(甲氧基封端聚二甲基硅油)加入捏合机中,于100℃、真空度-0.06MPa下捏合5小时,冷却至室温,制得发泡混炼胶;将100重量份发泡混炼胶、1重量份色母胶、2重量份硫化剂(过氧化苯甲酰)及1重量份发泡剂(碳酸氢钠)在开炼机上进行薄通3次,制得厚度为8mm的发泡混炼胶胶片。
3)复合:将密实混炼胶胶片和发泡混炼胶胶片均切成4厘米宽度的胶条,分别喂入两台螺杆挤出机中,通过高压挤入模具中复合成型,挤出机温度10℃,模口温度30℃。
4)硫化:将挤出胶条直接在120℃的高温硫化烘道中进行一次硫化,硫化时间10min;将一次硫化后的挤出胶条放入200℃的烘道中进行二次硫化,硫化时间20min,得到复合硅橡胶胶条。
增粘剂由以下方法制备获得:以甲苯做溶剂,将原料DMC、乙烯基环体以及含氢环体在酸催化剂(98%浓硫酸,用量≤DMC+乙烯基环体+含氢环体总质量的万分之一)作用下开环聚合,用乙烯基双封头做封端剂,90℃平衡反应4小时,其中原料DMC、乙烯基环体以及含氢环体三者总质量与甲苯的质量比为1:0.5,之后加氢氧化钙中和过滤,减压蒸馏去除溶剂与低沸物,制得乙烯基封端的含多乙烯基的甲基氢聚硅氧烷预聚体,之后,乙烯基封端的含多乙烯基的甲基氢聚硅氧烷预聚体和烯丙基缩水甘油醚按照1:1mol比例混合,在铂催化剂(8ppm)催化下,设定反应温度75℃,回流5小时后停止加热,减压蒸馏去除溶剂与低沸物,制得增粘剂。DMC与乙烯基双封头的摩尔比在1:1,乙烯基环体与乙烯基双封头的摩尔比在1:1,含氢环体与乙烯基双封头的摩尔比在25:1。
实施例2:
一种软硬共挤的复合硅橡胶胶条,由密实混炼胶胶片和发泡混炼胶胶片复合而成,具体包括如下步骤:
1)密实混炼胶胶片制备:
将100重量份甲基乙烯基硅橡胶(分子量为500,000~700,000,乙烯基摩尔含量为0.22~1%)、170重量份填料(气相法白炭黑100份+高岭土70份)、10重量份结构控制剂(甲氧基封端聚二甲基硅油)、5重量份增粘剂加入捏合机中,于180℃、真空度-0.10MPa下捏合0.5小时,冷却至室温,制得密实混炼胶;将100重量份密实混炼胶、1.5重量份色母胶与3重量份硫化剂(过氧化苯甲酰1.5份+过氧化二异丙苯1.5份)在开炼机上进行薄通5次,制得厚度为8mm的密实混炼胶胶片。
2)发泡混炼胶胶片:
将100重量份甲基乙烯基硅橡胶(分子量为500,000~700,000,乙烯基摩尔含量为0.08~0.2%)、120重量份填料(气相法白炭黑80份+石英粉40份)及8重量份结构控制剂(甲氧基封端聚二甲基硅油)加入捏合机中,于160℃、真空度-0.10MPa下捏合2小时,冷却至室温,制得发泡混炼胶;将100重量份发泡混炼胶、3重量份色母胶、5重量份硫化剂(过氧化二异丙苯3份+过氧化二叔丁基2份)及4重量份发泡剂(2份发泡剂AC+2份发泡剂DAB)在开炼机上进行薄通5次,制得厚度为6mm的发泡混炼胶胶片。
3)复合:将密实混炼胶胶片和发泡混炼胶胶片均切成6厘米宽度的胶条,分别喂入两台螺杆挤出机中,通过高压挤入模具中复合成型,挤出机温度30℃,模口温度50℃。
4)硫化:将挤出胶条直接在180℃的高温硫化烘道中进行一次硫化,硫化时间2min;将一次硫化后的挤出胶条放入250℃的烘道中进行二次硫化,硫化时间5min,得到复合硅橡胶胶条。
增粘剂由以下方法制备获得:以甲苯做溶剂,将原料DMC、乙烯基环体以及含氢环体在酸催化剂(98%浓硫酸,用量≤DMC+乙烯基环体+含氢环体总质量的万分之一)作用下开环聚合,用乙烯基双封头做封端剂,120℃平衡反应2小时,其中原料DMC、乙烯基环体以及含氢环体三者总质量与甲苯的质量比为1:2,之后加氢氧化钙中和过滤,减压蒸馏去除溶剂与低沸物,制得乙烯基封端的含多乙烯基的甲基氢聚硅氧烷预聚体,之后,乙烯基封端的含多乙烯基的甲基氢聚硅氧烷预聚体和烯丙基缩水甘油醚按照1:1.5mol比例混合,在铂催化剂(8ppm)催化下,设定反应温度85℃,回流3小时后停止加热,减压蒸馏去除溶剂与低沸物,制得增粘剂。DMC与乙烯基双封头的摩尔比在25:1,乙烯基环体与乙烯基双封头的摩尔比在25:1,含氢环体与乙烯基双封头的摩尔比在1:1。
实施例3:
一种软硬共挤的复合硅橡胶胶条,由密实混炼胶胶片和发泡混炼胶胶片复合而成,具体包括如下步骤:
1)密实混炼胶胶片制备:
将100重量份甲基乙烯基硅橡胶(分子量为500,000~700,000,乙烯基摩尔含量为0.22~1%)、120重量份填料(沉淀法白炭黑)、8重量份结构控制剂(甲氧基封端聚二甲基硅油)、3重量份增粘剂加入捏合机中,于120℃、真空度-0.08MPa下捏合2小时,冷却至室温,制得密实混炼胶;将100重量份密实混炼胶、1重量份色母胶与2重量份硫化剂(过氧化二异丙苯)在开炼机上进行薄通4次,制得厚度为7mm的密实混炼胶胶片。
2)发泡混炼胶胶片:
将100重量份甲基乙烯基硅橡胶(分子量为500,000~700,000,乙烯基摩尔含量为0.08~0.2%)、80重量份填料(沉淀法白炭黑)及6重量份结构控制剂(甲氧基封端聚二甲基硅油)加入捏合机中,于120℃、真空度-0.08MPa下捏合3小时,冷却至室温,制得发泡混炼胶;将100重量份发泡混炼胶、2重量份色母胶、3重量份硫化剂(2,4-过氧化二氯苯甲酰)及2重量份发泡剂(发泡剂AC)在开炼机上进行薄通4次,制得厚度为7mm的发泡混炼胶胶片。
3)复合:将密实混炼胶胶片和发泡混炼胶胶片均切成5厘米宽度的胶条,分别喂入两台螺杆挤出机中,通过高压挤入模具中复合成型,挤出机温度20℃,模口温度40℃。
4)硫化:将挤出胶条直接在150℃的高温硫化烘道中进行一次硫化,硫化时间6min;将一次硫化后的挤出胶条放入220℃的烘道中进行二次硫化,硫化时间10min,得到复合硅橡胶胶条。
增粘剂由以下方法制备获得:以甲苯做溶剂,将原料DMC、乙烯基环体以及含氢环体在酸催化剂(98%浓硫酸,用量≤DMC+乙烯基环体+含氢环体总质量的万分之一)作用下开环聚合,用乙烯基双封头做封端剂,100℃平衡反应3小时,其中原料DMC、乙烯基环体以及含氢环体三者总质量与甲苯的质量比为1:1,之后加氢氧化钙中和过滤,减压蒸馏去除溶剂与低沸物,制得乙烯基封端的含多乙烯基的甲基氢聚硅氧烷预聚体,之后,乙烯基封端的含多乙烯基的甲基氢聚硅氧烷预聚体和烯丙基缩水甘油醚按照1:1.2mol比例混合,在铂催化剂(8ppm)催化下,设定反应温度80℃,回流4小时后停止加热,减压蒸馏去除溶剂与低沸物,制得增粘剂。DMC与乙烯基双封头的摩尔比在10:1,乙烯基环体与乙烯基双封头的摩尔比在5:1,含氢环体与乙烯基双封头的摩尔比在10:1。
性能测试:
本发明的复合硅橡胶胶条材料性能的检测依据GB/T 24498-2009的方法进行,结果见表1和表2。
表1 复合硅橡胶胶条密实混炼胶胶片和发泡混炼胶胶片材料的物理性能
表2 复合硅橡胶胶条制品的性能
物理性能 |
实施例1 |
实施例2 |
实施例3 |
胶条外观 |
光滑 |
光滑 |
光滑 |
回弹恢复(Dr)分级70℃×22h |
88,6级 |
96,7级 |
98,7级 |
加热收缩率(%)70℃×24h |
1.8 |
1.6 |
1.4 |
拉伸恢复(%) |
97.5 |
98.7 |
99.2 |
与型材、玻璃的污染及相容性 |
无 |
无 |
无 |
耐臭氧老化168h |
无龟裂 |
无龟裂 |
无龟裂 |
胶条切割过程中有无撕裂 |
无 |
无 |
无 |
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。