CN105331323A - 一种聚氨酯密封胶及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚氨酯密封胶及其制备方法和应用，该聚氨酯密封胶由A组分和B组分组成，A组分中的聚醚多元醇与甲苯-2,4-二异氰酸酯形成聚氨酯预聚体，聚氨酯预聚体与固化剂固化后，聚氨酯分子链段上带有支链，起到增塑作用，降低材料的模量，-20℃下模量低于0.2MPa。由于聚氨酯分子链段上带有支链，其自身具有增塑性能，使得该密封胶在长时间的老化后，即使增塑剂迁移，仍然具有较低模量，延长其使用寿命。该聚氨酯密封胶具有自愈性，受外力破坏可自愈。该密封胶具有反复粘接性能，此外，其对外界环境温度和湿度要求不高，可低温施工。本发明的聚氨酯密封胶适用于各种领域，尤其适用于建筑、道桥、高速铁路无砟轨道嵌缝。

Description

一种聚氨酯密封胶及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于密封胶技术领域，具体涉及一种聚氨酯密封胶及其制备方法和应用。

背景技术

密封胶(sealant/sealingglue)是指引随密封面形状而变形，不易流淌，有一定粘结性的密封材料。是用来填充构形间隙、以起到密封作用的胶粘剂。其广泛用于建筑、交通运输、电子仪器仪表及零部件的密封。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：模量是指材料在受力状态下应力与应变之比。当密封胶用于建筑或土木工程中，用于接合粘土或混凝土砖石壁的接缝时，若密封胶的拉伸模量太高，容易导致密封胶剥落或损坏接合面。

当密封胶长期用于低温环境时，例如高速铁路无砟轨道嵌缝中使用的密封胶，要求-20℃的低温下密封胶的模量要小于等于0.3MPa。目前尚未有满足该技术条件的密封胶。

发明内容

本发明针对现有的密封胶的拉伸模量太高，容易导致密封胶剥落或损坏接合面的问题，提供一种聚氨酯密封胶及其制备方法和应用。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

一种聚氨酯密封胶，由A组分和B组分按1：1～5的比例混合而成，其中，

所述A组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇60～75份，甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)20～35份，增塑剂1～20份，

所述B组分包括以下重量份的原料：液体填料25～55份，无机粉料填料40～60份，助剂1～10份，固化剂1～25份。

其中，本发明的聚氨酯密封胶常温下模量低于0.1MPa，-20℃下模量低于0.2MPa。

优选的，所述固化剂包括4,4′-双仲丁氨基二苯基甲烷、1,4-双仲丁氨基苯中的至少一种或两种的混合物。

其中，采用带有支链的胺类固化剂4,4′-双仲丁氨基二苯基甲烷、1,4-双仲丁氨基苯，聚氨酯预聚体与固化剂反应固化后，聚氨酯分子链段上带有支链，可以起到增塑作用，大大降低材料的模量，以使产品聚氨酯密封胶常温下模量低于0.1MPa，-20℃下模量低于0.2MPa。同时由于聚氨酯分子链段上带有支链，其自身具有增塑性能，使得该密封胶在经过长时间的老化后，即使增塑剂迁移，仍然具有较低的模量，大大延长其使用寿命。

优选的，所述固化剂还包括4,4′-亚甲基双(2-甲基-6-二乙基苯胺)(M-MEA)、4,4′-亚甲基双(2,6-二异丙基)苯胺(M-DIPA)中的一种或两种的混合物；

优选的，所述固化剂中4,4′-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200)与1,4-双仲丁氨基苯(Unilink4100)的重量比为6：3～5。

优选的，所述聚醚多元醇包括聚醚三元醇与聚醚二元醇；

优选的，所述聚醚三元醇与聚醚二元醇的重量比为15～45：25～55。

优选的，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)中的一种或两种的混合物。

优选的，所述液体填料包括邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)、氯化石蜡、溶剂油中的一种或多种的混合物。

优选的，所述无机粉体填料包括轻质氧化镁、氧化钙、轻质碳酸钙、重钙、氢氧化钙、滑石粉、活性钙粉、无机颜料、防沉降剂中的一种或多种的混合物；

优选的，所述无机粉体填料细度为800目～1250目。

优选的，所述助剂包括消泡剂、润湿剂、分散剂、紫外吸收剂、流平剂、硅烷偶联剂、催化剂中的一种或几种的混合物；

优选的，所述消泡剂、润湿剂、分散剂、紫外吸收剂、流平剂、硅烷偶联剂、催化剂的重量比为：0.2～1：0.2：0.2：0.1～0.3：0.3：1～2：0.1～1；

优选的，所述催化剂包括有机金属催化剂；

优选的，所述催化剂包括辛酸亚锡、二月桂酸二丁锡、有机铋中的一种或多种的混合物。

本发明还提供一种上述聚氨酯密封胶的制备方法，包括以下步骤：

制备A组分：

将聚醚多元醇和增塑剂加入第一反应器中，搅拌并升温至110～120℃后保温抽真空至反应器中水分含量小于0.05wt％，

将上述反应器降温至70℃并加入甲苯-2,4-二异氰酸酯，在该温度下搅拌10-30分钟后，再继续升温至80±2℃，保温2～3小时后降温得到A组分；

制备B组分：

将液体填料和固化剂加入第二反应器中，升温至80～100℃，搅拌0.5～1小时后分批次向第二反应器中加入无机粉体填料，升温至110～120℃，抽真空3小时，然后降温至70℃加入助剂，搅拌1～2小时，降温得到B组分。

本发明的还提供一种上述聚氨酯密封胶在建筑、道桥、高速铁路无砟轨道嵌缝中的应用。

其中，该聚氨酯密封胶使用时，将A组分和B组分混合后进行涂覆即可。当其用于高速铁路CRTSIII型板式无砟轨道时，在-20℃下，该聚氨酯密封胶的100％拉伸模量小于0.2MPa。

本发明的聚氨酯密封胶由A组分和B组分组成，A组分中的聚醚多元醇与甲苯-2,4-二异氰酸酯形成聚氨酯预聚体，聚氨酯预聚体与固化剂反应固化后，聚氨酯分子链段上带有支链，可以起到增塑作用，大大降低材料的模量，同时由于聚氨酯分子链段上带有支链，其自身具有增塑性能，使得该密封胶在经过长时间的老化后，即使增塑剂迁移，仍然具有较低的模量，大大延长其使用寿命。此外，该聚氨酯密封胶具有自愈性，受外力破坏后可自愈，尤其是在被铁钉等硬物刺穿破坏后，可自行修复，并且不会在刺穿的部位漏水。该密封胶具有反复粘接的性能，若受外力破坏与基材脱落后，施加压力后可重新实现可靠粘结，维修时无需重新清理原来的密封材料，可大大缩短维修成本本发明的密封胶可以在常温和低温下固化，对外界环境温度和湿度要求不高，可实现低温施工。本发明的聚氨酯密封胶适用于各种领域，尤其适用于建筑、道桥、高速铁路无砟轨道嵌缝。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种聚氨酯密封胶，具体制备方法如下：

制备A组分：

将70份聚醚多元醇(其中包括40份聚醚二元醇，陶氏化学2000LM，30份聚醚三元醇，陶氏化学2471)和6份增塑剂(邻苯二甲酸二异辛酯)加入第一反应器中，搅拌并升温至110～120℃，保温抽真空至反应器中水分含量小于0.05wt％，其中，保温抽真空时间为0.5～1小时；

将上述反应器降温至70℃并加入24份TDI，在该温度下搅拌10-30分钟后，再继续升温至80±2℃，保温2～3小时后降温得到A组分。

制备B组分：

将47份液体填料(其中包括37份邻苯二甲酸二异辛酯，10份邻苯二甲酸二丁酯)，和10份固化剂Unilink4200，加入第二反应器中，升温至80～100℃，搅拌0.5～1小时后分批次向第二反应器中加入40份无机粉体填料(其中包括6份轻质氧化镁、20份轻质碳酸钙、10份Omyacarb2T-JI活性钙粉、2份防沉降剂、2份氢氧化钙)，升温至110～120℃，抽真空3小时，其中，所述分批次为先加入轻质碳酸钙搅拌均匀，然后加入防沉降剂、氧化钙和轻质氧化镁，搅拌均匀，最后加入活性钙粉。

降温至70℃加入3份助剂(其中包括0.2份消泡剂，0.2份润湿剂，0.2份分散剂，0.3份流平剂，0.1份紫外吸收剂，1份硅烷偶联剂，1份辛酸亚锡催化剂)，搅拌1～2小时，降温得到B组分。

将所得的A组分和B组分按1：2的质量比混合搅拌均匀得到聚氨酯密封胶。

实施例2：

本实施例提供一种聚氨酯密封胶，具体制备方法如下：

制备A组分：

将75份聚醚多元醇(其中包括35份聚醚二元醇，陶氏化学2000LM，40份聚醚三元醇，陶氏化学2471)和1份增塑剂(邻苯二甲酸二异辛酯)加入第一反应器中，搅拌并升温至115℃，保温抽真空至反应器中水分含量小于0.05wt％，其中，保温抽真空时间为40分钟；

将上述反应器降温至70℃并加入24份TDI，在该温度下搅拌20分钟后，再继续升温至80±2℃，保温2.5小时后降温得到A组分。

制备B组分：

将45份液体填料(其中包括30份邻苯二甲酸二异辛酯，10份邻苯二甲酸二丁酯，5份氯化石蜡)和10份固化剂(其中包括6份Unilink4200，4份Unilink4100)，加入第二反应器中，升温至90℃，搅拌40分钟后分批次向第二反应器中加入40份无机粉体填料(其中包括5份轻质氧化镁、18份轻质碳酸钙、15份Omyacarb2T-JI活性钙粉、2份防沉降剂)，升温至115℃，抽真空3小时，其中，所述分批次为先加入轻质碳酸钙搅拌均匀，然后加入防沉降剂、氧化钙和轻质氧化镁，搅拌均匀，最后加入活性钙粉。

降温至70℃加入5份助剂(其中包括1份消泡剂、0.2份润湿剂，0.2份分散剂，0.3紫外吸收剂，0.3份流平剂，2份硅烷偶联剂，1份辛酸亚锡催化剂)，搅拌1.5小时，降温得到B组分。

将所得的A组分和B组分按1：3.5的质量比混合搅拌均匀得到聚氨酯密封胶。

将实施例1、实施例2所得聚氨酯密封胶产品按照TJ/GW-119-2013《高速铁路无砟轨道嵌缝材料暂行技术条件》指标要求进行测试，测试结果见下表1：

表1产品性能测试结果

由上述数据可以看出，本发明的密封胶性能优异，尤其是低温下模量依旧很低，且抗热老化和紫外老化性能较好。

实施例3：

本实施例提供一种聚氨酯密封胶，具体制备方法如下：

制备A组分：

将60份聚醚多元醇(其中包括35份聚醚二元醇，陶氏化学2000LM，25份聚醚三元醇，陶氏化学2471)和20份增塑剂(邻苯二甲酸二异癸酯)加入第一反应器中，搅拌并升温至110℃，保温抽真空至反应器中水分含量小于0.05wt％，其中，保温抽真空时间为0.5小时；

将上述反应器降温至70℃并加入20份TDI，在该温度下搅拌10分钟后，再继续升温至80±2℃，保温2小时后降温得到A组分。

制备B组分：

将25份液体填料(其中包括15份邻苯二甲酸二异辛酯，7份邻苯二甲酸二丁酯，3份氯化石蜡)，和20份固化剂Unilink4200，加入第二反应器中，升温至80℃，搅拌0.5小时后向第二反应器中加入45份无机粉体填料(其中包括6份轻质氧化镁、20份轻质碳酸钙、15份Omyacarb2T-JI活性钙粉、2份防沉降剂、2份氢氧化钙)，升温至110℃，抽真空3小时，其中，所述分批次为先加入轻质碳酸钙搅拌均匀，然后加入防沉降剂、氧化钙和轻质氧化镁，搅拌均匀，最后加入活性钙粉。

降温至70℃加入10份助剂(其中包括2份消泡剂、1份润湿剂，1份分散剂，1紫外吸收剂，1份流平剂，2份硅烷偶联剂，2份辛酸亚锡催化剂)，搅拌1小时，降温得到B组分。

将所得的A组分和B组分按1：1的质量比混合搅拌均匀得到聚氨酯密封胶。

实施例4：

本实施例提供一种聚氨酯密封胶，具体制备方法如下：

制备A组分：

将60份聚醚多元醇(其中包括25份聚醚二元醇，陶氏化学2000LM，35份聚醚三元醇，陶氏化学2471)和5份增塑剂(邻苯二甲酸二异癸酯)加入第一反应器中，搅拌并升温至120℃，保温抽真空至反应器中水分含量小于0.05wt％，其中，保温抽真空时间为1小时；

将上述反应器降温至70℃并加入35份TDI，在该温度下搅拌30分钟后，再继续升温至80±2℃，保温2～3小时后降温得到A组分。

制备B组分：

将55份液体填料(其中包括40份邻苯二甲酸二异辛酯，8份邻苯二甲酸二丁酯，7份氯化石蜡)，和1份固化剂Unilink4200，加入第二反应器中，升温至100℃，搅拌1小时后向第二反应器中加入40份无机粉体填料(其中包括3份轻质氧化镁、10份轻质碳酸钙、25份Omyacarb2T-JI活性钙粉、1份防沉降剂、1份氢氧化钙)，升温至120℃，抽真空3小时，

降温至70℃加入4份助剂(其中包括1份消泡剂、1份分散剂1分硅烷偶联剂、1份辛酸亚锡催化剂)，搅拌2小时，降温得到B组分。

将所得的A组分和B组分按1：5的质量比混合搅拌均匀得到聚氨酯密封胶。

实施例3和实施例4制备的聚氨酯密封胶的性能测试结果见表2

表2产品性能测试结果

实施例5-7

实施例5-7提供一种防水涂料，其制备方法与实施例4类似，其与实施例4的区别在于：

实施例5的B组分的原料重量份为：液体填料25份，无机粉料填料60份，助剂5份，固化剂10份。

实施例6的B组分的原料重量份为：液体填料25份，无机粉料填料60份，助剂14份，固化剂1份。

实施例7的B组分的原料重量份为：液体填料25份，无机粉料填料45份，助剂5份，固化剂25份。

显然，上述各实施例的具体实施方式还可进行许多变化；例如：各组分中的原料的具体份数，或制备方法中抽真空或保温的具体时间都可以根据实际生产情况进行调整。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种聚氨酯密封胶，其特征在于，由A组分和B组分按1：1～5的比例混合而成，其中，

所述A组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇60～75份，甲苯-2,4-二异氰酸酯20～35份，增塑剂1～20份，

所述B组分包括以下重量份的原料：液体填料25～55份，无机粉料填料40～60份，助剂1～10份，固化剂1～25份。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯密封胶，其特征在于，所述固化剂包括4,4′-双仲丁氨基二苯基甲烷、1,4-双仲丁氨基苯中的至少一种或两种的混合物；

优选的，所述固化剂还包括4,4′-亚甲基双(2-甲基-6-二乙基苯胺)、4,4′-亚甲基双(2,6-二异丙基)苯胺中的一种或两种的混合物；

优选的，所述固化剂中4,4′-双仲丁氨基二苯基甲烷与1,4-双仲丁氨基苯的重量比为6：3～5。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯密封胶，其特征在于，所述聚醚多元醇包括聚醚三元醇与聚醚二元醇；

优选的，所述聚醚三元醇与聚醚二元醇的重量比为15～45：25～55。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯密封胶，其特征在于，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的聚氨酯密封胶，其特征在于，所述液体填料包括邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯、氯化石蜡、溶剂油中的一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1所述的聚氨酯密封胶，其特征在于，所述无机粉体填料包括轻质氧化镁、氧化钙、轻质碳酸钙、重钙、氢氧化钙、滑石粉、活性钙粉、无机颜料、防沉降剂中的一种或多种的混合物；

优选的，所述无机粉体填料细度为800目～1250目。

7.根据权利要求1所述的聚氨酯密封胶，其特征在于，所述助剂包括消泡剂、润湿剂、分散剂、紫外吸收剂、流平剂、硅烷偶联剂、催化剂中的一种或几种的混合物；

优选的，所述消泡剂、润湿剂、分散剂、紫外吸收剂、流平剂、硅烷偶联剂、催化剂的重量比为：0.2～1：0.2：0.2：0.1～0.3：0.3：1～2：0.1～1；

优选的，所述催化剂包括有机金属催化剂；

优选的，所述催化剂包括辛酸亚锡、二月桂酸二丁锡、有机铋中的一种或多种的混合物。

8.一种聚氨酯密封胶的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯密封胶为权利要求1-7任一项所述的聚氨酯密封胶，包括以下步骤：

制备A组分：

将聚醚多元醇和增塑剂加入第一反应器中，搅拌并升温至110～120℃后保温抽真空至反应器中水分含量小于0.05wt％，

将上述反应器降温至70℃并加入甲苯-2,4-二异氰酸酯，在该温度下搅拌10-30分钟后，再继续升温至80±2℃，保温2～3小时后降温得到A组分；

制备B组分：

将液体填料和固化剂加入第二反应器中，升温至80～100℃，搅拌0.5～1小时后分批次向第二反应器中加入无机粉体填料，升温至110～120℃，抽真空3小时，然后降温至70℃加入助剂，搅拌1～2小时，降温得到B组分。

9.一种聚氨酯密封胶在建筑、道桥、高速铁路无砟轨道嵌缝中的应用，其特征在于，所述聚氨酯密封胶为权利要求1-7任一项所述的聚氨酯密封胶。