CN107057625A - 住宅产业化用建筑密封胶及其制备方法 - Google Patents

住宅产业化用建筑密封胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种住宅产业化用建筑密封胶，按质量组份比包括硅烷改性聚醚树脂100份、增塑剂30～100份、纳米碳酸钙80～400份、紫外线吸收剂0～2份、硅烷偶联剂2～7份、硅烷交联剂3～8份和催化剂1～7份。本发明具有以下有益效果：1、本建筑密封胶环保无毒，低VOC，具有很好的施工性，不起泡，对环境和人体无危害；2、本建筑密封胶固化后，具有较好的耐候性，表面可涂饰性、无污染性等；3、本建筑密封胶能承受一定范围形变，具有较好的抗位移能力，对混凝土有很好的粘结性，达到不开裂、不脱胶的效果。

Description

住宅产业化用建筑密封胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料领域，特别涉及一种建筑密封胶及其制备方法，该建筑密封胶主要用于大型土木工程中混凝土预制板间的填缝、密封和防水。
背景技术
住宅产业化是指利用科学技术改造传统住宅产业，实现以工业化的建造体系为基础，以节能、环保和资源的循环利用为特色，倡导“低碳经济”、“绿色建筑”的环保理念，同时还可提高施工效率，节约建造成本，最终实现住宅的可持续发展。住宅产业化最早在20世纪60年代末由日本提出，日本也是世界上率先在工厂里生产住宅的国家，经过大力普及推广，已建立一套完整性、标准化的住宅结构体系和配套技术
由于工业化住宅主要由水泥预制板构件装配而成，需要密封胶对预制板具有很好的粘接性；而水泥预制板在干燥过程中容易收缩，使板间接缝尺寸变大，也需要密封胶具备承受一定形变和具有较好的抗位移能力，确保不会出现开裂、脱胶现象；除此之外，还对密封胶其他性能如可涂饰性、施工性能、无污染性等都有相应要求。
常用的建筑密封胶有硅酮(SR)密封胶、聚氨酯(PU)密封胶和硅烷改性(MS)密封胶等。硅酮密封胶以聚硅氧烷为主原料，固化过程中与交联剂反应形成网状的Si—O—Si骨架结构，具有优异的耐候性，但表面不可涂饰、易污染基材，影响工程美观度，同时硅酮密封胶对预制混凝土的粘接不好，时间长易界面开裂导致漏水。聚氨酯密封胶以聚氨酯预聚体为主要成分，其主链以C—O和N—C为主，具有表面可涂饰、对基材无污染、与混凝土粘结良好等特点，但是耐老化性能较差，固化易起泡，单体毒性大，含有溶剂，对环境及人体危害较大。硅烷改性密封胶是以硅氧烷封端聚醚为基础，主链由C—O、C—C和Si—O—Si键组成，具有极低VOC、无增塑剂迁移、固化不产生气泡、表面可涂饰、对基材无污染腐蚀等特点，兼具硅酮密封胶和聚氨酯密封胶的性能优点。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种环保低VOC，对混凝土有很好的粘结性，抗位移能力强，不污染基材，表面可涂饰的住宅产业化用建筑密封胶及其制备方法，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种住宅产业化用建筑密封胶，其特征在于：按质量组份比包括硅烷改性聚醚树脂100份、增塑剂30～100份、纳米碳酸钙80～400份、紫外线吸收剂0～2份、硅烷偶联剂2～7份、硅烷交联剂3～8份和催化剂1～7份。
所述硅烷改性聚醚树脂是以硅氧烷封端，主链为聚醚的分子结构，分子量为6000～12000，结构式为：R1(R2O)2SiO((CH2)3O)nSi(R2O)2R1，其中R1和R2为C1～C2的烷基，n为主链重复单元数。
所述增塑剂为聚醚多元醇类或邻苯二甲酸酯类增塑剂，包括聚乙二醇、聚四氢吠喃二醇、聚丙二醇、聚丙三醇、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸丁基苄酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二戊酯中的一种或几种混合，分子量为200～5000。
所述纳米碳酸钙是表面用脂肪酸或硬脂酸处理过的纳米级碳酸钙、硅微粉、滑石粉高岭土中的一种或几种混合。
所述紫外线吸收剂包括巴斯夫的UV-320、UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-3583、UV-3529、UV-3581、UV-3346中的一种或几种组合。
所述硅烷偶联剂包括四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或几种组合。
所述硅烷交联剂包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷、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、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、脲基丙基三甲氧基硅烷、脲基丙基三乙氧基硅烷、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、氨苯基三甲氧基硅烷、氨苯基乙甲氧基硅烷中的一种或几种组合。
所述催化剂为有机锡催化剂，包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、丁酸锡、二乙酸二丁基锡、二辛酸二丁基锡中的一种或几种组合。
一种用于上述住宅产业化用建筑密封胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将硅烷改性聚醚树脂、增塑剂、紫外线吸收剂、纳米碳酸钙分批次加入双行星动力混合机搅拌桶，然后加热到120℃～140℃，真空度为0.085～0.099Mpa下脱水1.5～2.5小时，转速为300～800rpm；
(2)降温冷却到室温，转速为300～800rpm；
(3)将硅烷偶联剂、硅烷交联剂分批次加入行星机搅拌桶内，在真空度为0.085～0.099Mpa下搅拌30～40min，转速为300～800rpm；
(4)将催化剂加入行星机搅拌桶内，在真空度为0.085～0.099Mpa下搅拌30～45min，转速为300～800rpm，分装出料，得到所述住宅产业化用建筑密封胶。
本发明具有以下有益效果：
1、本建筑密封胶环保无毒，低VOC，具有很好的施工性，不起泡，对环境和人体无危害；
2、本建筑密封胶固化后，具有较好的耐候性，表面可涂饰性、无污染性等；
3、本建筑密封胶能承受一定范围形变，具有较好的抗位移能力，对混凝土有很好的粘结性，达到不开裂、不脱胶的效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本住宅产业化用建筑密封胶，按质量组份比包括硅烷改性聚醚树脂100份、增塑剂30份、纳米碳酸钙100份、紫外线吸收剂1份、硅烷偶联剂3份、硅烷交联剂4份和催化剂1.5份。
进一步说，硅烷改性聚醚树脂是以硅氧烷封端，主链为聚醚的分子结构，分子量为6000～12000，结构式为：R1(R2O)2SiO((CH2)3O)nSi(R2O)2R1，其中R1和R2为C1～C2的烷基，n为主链重复单元数。
进一步说，纳米碳酸钙是表面用脂肪酸或硬脂酸处理过的纳米级碳酸钙、硅微粉、滑石粉高岭土中的一种或几种混合。
进一步说，增塑剂为聚乙二醇，分子量为200；紫外线吸收剂为UV-320；硅烷偶联剂为四甲氧基硅烷；硅烷交联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷；催化剂为二月桂酸二丁基锡。
一种用于上述住宅产业化用建筑密封胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述的质量组份分别称取硅烷改性聚醚树脂、聚乙二醇、紫外线吸收剂UV-320和纳米碳酸钙，并分批次加入双行星动力混合机搅拌桶搅拌均匀，然后加热到140℃，真空度为0.099Mpa下脱水2.5小时，转速为800rpm；
(2)降温冷却到室温，转速为300rpm；
(3)按上述的质量组份分别称取四甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷，并分批次加入行星机搅拌桶搅拌均匀，在真空度为0.099Mpa下搅拌30min，转速为300rpm；
(4)按上述的质量组份称取二月桂酸二丁基锡，并加入行星机搅拌桶搅拌均匀，在真空度为0.099Mpa下搅拌30min，转速为300rpm，分装出料，得到所述住宅产业化用建筑密封胶。
实施例2
本住宅产业化用建筑密封胶，按质量组份比包括硅烷改性聚醚树脂100份、增塑剂50份、纳米碳酸钙150份、紫外线吸收剂1.5份、硅烷偶联剂4份、硅烷交联剂4.5份和催化剂2份。
进一步说，增塑剂为聚丙三醇，分子量为5000；紫外线吸收剂为UV-329；硅烷偶联剂为甲基三乙氧基硅烷；硅烷交联剂为氯丙基三甲氧基硅烷；催化剂为辛酸亚锡。
本实施例的住宅产业化用建筑密封胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述的质量组份分别称取硅烷改性聚醚树脂、聚丙三醇、紫外线吸收剂UV-329和纳米碳酸钙，并分批次加入双行星动力混合机搅拌桶搅拌均匀，然后加热到140℃，真空度为0.099Mpa下脱水2小时，转速为600rpm；
(2)降温冷却到室温，转速为400rpm；
(3)按上述的质量组份分别称取甲基三乙氧基硅烷和氯丙基三甲氧基硅烷，并分批次加入行星机搅拌桶搅拌均匀，在真空度为0.099Mpa下搅拌35min，转速为400rpm；
(4)按上述的质量组份称取辛酸亚锡，并加入行星机搅拌桶搅拌均匀，在真空度为0.099Mpa下搅拌30min，转速为400rpm，分装出料，得到所述住宅产业化用建筑密封胶。
实施例3
本住宅产业化用建筑密封胶，按质量组份比包括硅烷改性聚醚树脂100份、增塑剂60份、纳米碳酸钙200份、紫外线吸收剂1.5份、硅烷偶联剂4.5份、硅烷交联剂4份和催化剂3份。
进一步说，增塑剂为邻苯二甲酸二异癸酯；纳米碳酸钙为硅微粉；紫外线吸收剂为UV-327；硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷；硅烷交联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷；催化剂为二月桂酸二丁基锡。
本实施例的住宅产业化用建筑密封胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述的质量组份分别称取硅烷改性聚醚树脂、邻苯二甲酸二异癸酯、紫外线吸收剂UV-327和硅微粉，并分批次加入双行星动力混合机搅拌桶搅拌均匀，然后加热到130℃，真空度为0.099Mpa下脱水1.5小时，转速为500rpm；
(2)降温冷却到室温，转速为500rpm；
(3)按上述的质量组份分别称取甲基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，并分批次加入行星机搅拌桶搅拌均匀，在真空度为0.099Mpa下搅拌30min，转速为500rpm；
(4)按上述的质量组份称取二月桂酸二丁基锡，并加入行星机搅拌桶搅拌均匀，在真空度为0.099Mpa下搅拌35min，转速为500rpm，分装出料，得到所述住宅产业化用建筑密封胶。
实施例4
本住宅产业化用建筑密封胶，按质量组份比包括硅烷改性聚醚树脂100份、增塑剂80份、纳米碳酸钙310份、紫外线吸收剂2份、硅烷偶联剂5份、硅烷交联剂5份和催化剂4份。
进一步说，增塑剂为邻苯二甲酸丁基苄酯；纳米碳酸钙为滑石粉；紫外线吸收剂为UV-3581；硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；硅烷交联剂为脲基丙基三甲氧基硅烷；催化剂为二乙酸二丁基锡。
本实施例的住宅产业化用建筑密封胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述的质量组份分别称取硅烷改性聚醚树脂、邻苯二甲酸丁基苄酯、紫外线吸收剂UV-3581和滑石粉，并分批次加入双行星动力混合机搅拌桶搅拌均匀，然后加热到130℃，真空度为0.099Mpa下脱水2小时，转速为500rpm；
(2)降温冷却到室温，转速为500rpm；
(3)按上述的质量组份分别称取乙烯基三甲氧基硅烷和脲基丙基三甲氧基硅烷，并分批次加入行星机搅拌桶搅拌均匀，在真空度为0.099Mpa下搅拌30min，转速为500rpm；
(4)按上述的质量组份称取二乙酸二丁基锡，并加入行星机搅拌桶搅拌均匀，在真空度为0.099Mpa下搅拌35min，转速为300rpm，分装出料，得到所述住宅产业化用建筑密封胶。
实施例5
本住宅产业化用建筑密封胶，按质量组份比包括硅烷改性聚醚树脂100份、增塑剂65份、纳米碳酸钙270份、紫外线吸收剂2份、硅烷偶联剂6份、硅烷交联剂6份和催化剂4.5份。
进一步说，增塑剂为聚四氢吠喃二醇，分子量为4000；纳米碳酸钙为硅微粉；紫外线吸收剂为UV-3529；硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷；硅烷交联剂为氨苯基三甲氧基硅烷；催化剂为二辛酸二丁基锡。
本实施例的住宅产业化用建筑密封胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述的质量组份分别称取硅烷改性聚醚树脂、聚四氢吠喃二醇、紫外线吸收剂UV-3529和硅微粉，并分批次加入双行星动力混合机搅拌桶搅拌均匀，然后加热到140℃，真空度为0.099Mpa下脱水2小时，转速为800rpm；
(2)降温冷却到室温，转速为300rpm；
(3)按上述的质量组份分别称取乙烯基三乙氧基硅烷和氨苯基三甲氧基硅烷，并分批次加入行星机搅拌桶搅拌均匀，在真空度为0.099Mpa下搅拌30min，转速为600rpm；
(4)按上述的质量组份称取二辛酸二丁基锡，并加入行星机搅拌桶搅拌均匀，在真空度为0.099Mpa下搅拌30min，转速为300rpm，分装出料，得到所述住宅产业化用建筑密封胶。
本发明所涉及的原材料种类、各组分用量以及工艺参数包含但不局限于上述实施案例。
本发明需要测试住宅产业化用建筑密封胶的拉伸强度、断裂伸长率和水泥预制构件粘结性，按照以下标准和方法进行测试。
拉伸强度和断裂伸长率，GB/T 13477-2002《建筑密封胶试验方法》
水泥预制构件粘结性，在水泥预制板表面施胶，并在标准条件下养护28天，或标准条件下养护28天再泡水7天后晾干进行手拉剥离实验，观察拉开的胶条和水泥预制板之间的粘接破坏情况。如果是内聚破坏和水泥基材破坏判定为粘接性好；如果是界面破坏判定为不粘接，再根据界面破坏粘接的面积来确定粘接百分比。
下表为上述各实施例的检测结果：
上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种住宅产业化用建筑密封胶，其特征在于：按质量组份比包括硅烷改性聚醚树脂100份、增塑剂30～100份、纳米碳酸钙80～400份、紫外线吸收剂0～2份、硅烷偶联剂2～7份、硅烷交联剂3～8份和催化剂1～7份。
2.根据权利要求1所述住宅产业化用建筑密封胶，其特征在于：所述硅烷改性聚醚树脂是以硅氧烷封端，主链为聚醚的分子结构，分子量为6000～12000，结构式为：R1(R2O)2SiO((CH2)3O)nSi(R2O)2R1，其中R1和R2为C1～C2的烷基，n为主链重复单元数。
3.根据权利要求2所述住宅产业化用建筑密封胶，其特征在于：所述增塑剂为聚醚多元醇类或邻苯二甲酸酯类增塑剂，包括聚乙二醇、聚四氢吠喃二醇、聚丙二醇、聚丙三醇、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸丁基苄酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二戊酯中的一种或几种混合，分子量为200～5000。
4.根据权利要求3所述住宅产业化用建筑密封胶，其特征在于：所述纳米碳酸钙是表面用脂肪酸或硬脂酸处理过的纳米级碳酸钙、硅微粉、滑石粉高岭土中的一种或几种混合。
5.根据权利要求4所述住宅产业化用建筑密封胶，其特征在于：所述紫外线吸收剂包括巴斯夫的UV-320、UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-3583、UV-3529、UV-3581、UV-3346中的一种或几种组合。
6.根据权利要求5所述住宅产业化用建筑密封胶，其特征在于：所述硅烷偶联剂包括四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或几种组合。
7.根据权利要求6所述住宅产业化用建筑密封胶，其特征在于：所述硅烷交联剂包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷、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、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、脲基丙基三甲氧基硅烷、脲基丙基三乙氧基硅烷、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、氨苯基三甲氧基硅烷、氨苯基乙甲氧基硅烷中的一种或几种组合。
8.根据权利要求7所述住宅产业化用建筑密封胶，其特征在于：所述催化剂为有机锡催化剂，包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、丁酸锡、二乙酸二丁基锡、二辛酸二丁基锡中的一种或几种组合。
9.根据权利要求1-8任一项所述住宅产业化用建筑密封胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将硅烷改性聚醚树脂、增塑剂、紫外线吸收剂、纳米碳酸钙分批次加入双行星动力混合机搅拌桶，然后加热到120℃～140℃，真空度为0.085～0.099Mpa下脱水1.5～2.5小时，转速为300～800rpm；
(2)降温冷却到室温，转速为300～800rpm；
(3)将硅烷偶联剂、硅烷交联剂分批次加入行星机搅拌桶内，在真空度为0.085～0.099Mpa下搅拌30～40min，转速为300～800rpm；
(4)将催化剂加入行星机搅拌桶内，在真空度为0.085～0.099Mpa下搅拌30～45min，转速为300～800rpm，分装出料，得到所述住宅产业化用建筑密封胶。
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