CN107892900B - 低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法 - Google Patents

低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法，以重量份数计，该密封胶包括：硅烷封端的聚醚20‑40份、增塑剂5‑20份、无机粉料30‑50份、补强填料1‑5份、触变剂0.1‑5份、紫外线吸收剂0.05‑3份、光稳定剂0.05‑3份、色浆0‑10份、吸水剂0.1‑2份、硅烷偶联剂0.1‑5份和催化剂0.1‑2份。本发明的单组分硅烷改性聚醚密封胶在其模量小于0.4MPa的情况下，弹性恢复率仍然可超过80％，适用于装配式建筑内、外墙位移接缝的防水密封领域，可随位移接缝热胀冷缩而变形，确保服役过程中不会出现开裂，特别适合于预制混凝土装配式建筑外墙接缝的防水密封。

Description

低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法
技术领域
本发明属于改性硅酮密封胶领域，更具体地，涉及一种低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法。
背景技术
建筑领域的密封胶主要有硅酮胶、聚氨酯密封胶、聚硫密封胶等，其中硅酮胶是应用最广泛的建筑密封胶。但它们自身都存在某些弱点，如聚硫密封胶耐久性和抗形变位移能力较差；硅酮密封胶易污染邻近部位，且表面涂饰性差，服役到期后再次打胶维修会出现粘接不牢等问题；聚氨酯密封胶存在有刺激性气味，高温、潮湿环境中易产生气泡、耐紫外线能力差等缺点。这些缺点不同程度地使它们在扩大应用中受到一定的影响，特别是在装配式建筑领域，建筑的位移接缝部位热胀冷缩非常频繁且形变量较大，这就要求用于接缝部位的密封胶要具有较低的模量，以便能跟随接缝被轻易拉伸或者压缩，同时在接缝没有位移的情况下要求密封胶能恢复到原来的状态，以免出现因频繁形变导致的材料自身疲劳断裂或者过度松弛失去防水密封作用，所以装配式建筑用密封胶要求模量小于0.4MPa，同时弹性恢复率要高于80％。上世纪七八十年代，日本也将硅酮胶、聚氨酯胶和聚硫胶等用于装配式建筑的防水密封，但是在经历过因密封胶粘接失败导致大面积漏水的严重问题后，日本率先开始了新型密封胶的研制和开发。
硅烷改性聚醚密封胶兼具硅酮密封胶和聚氨酯密封胶的优点和长处，表现出具有优良力学性能、耐候性、耐久性，极高的抗形变位移能力，良好的粘接性、涂饰性、环境友好性、低沾污性、优良施工性能、储存性能以及后期维修简单等诸多优点，在日本、美国和欧洲都取得了较快发展，尤其是在日本，装配式建筑领域改性硅酮密封胶占80％以上的市场份额，国内的改性硅酮密封胶产品主要集中在工业领域。
近年来，伴随着装配式建筑的发展出现了许多装配式建筑用双组分改性硅酮密封胶，由于其优异的性能得到行业的认可，但是双组分产品需要施工现场搅拌，需要专业的搅拌工具和打胶工具，同时对施工操作要求较高，必须由专业人员操作。虽然市面上也有建筑用单组分改性硅酮密封胶，但是低模量产品往往弹性恢复率较低，在服役期间经过建筑缝隙的热胀冷缩后会出现松弛现象，进而导致密封效果变差甚至漏水等，因此，开发一种装配式建筑用低模量、高回弹的单组分改性硅酮密封胶具有较好的前景。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种装配式建筑用施工简单易行、快速固化、高耐候、低模量、高回弹的单组分改性硅酮弹性密封胶及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶，以重量份数计，该密封胶包括：硅烷封端的聚醚20-40份、增塑剂5-20份、无机粉料30-50份、补强填料1-5份、触变剂0.1-5份、紫外线吸收剂0.05-3份、光稳定剂0.05-3份、色浆0-10份、吸水剂0.1-2份、硅烷偶联剂0.1-5份和催化剂0.1-2份。
本发明的第二方面提供一种上述单组分硅烷改性聚醚密封胶的制备方法，该制备方法包括：
(1)将硅烷封端的聚醚、增塑剂、无机粉料、补强填料、触变剂、紫外线吸收剂、光稳定剂和任选的色浆混合均匀，得到混合物料；
(2)将所述混合物料在60-110℃下抽真空并搅拌，当水分含量小于所述混合物料的总重量的0.1wt％时，降温得到干燥的混合物料；
(3)将所述混合物料、吸水剂和硅烷偶联剂混合均匀，然后再与催化剂在真空条件下混合均匀，得到低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶。
本发明的技术方案具有如下优点：
(1)本发明的单组分硅烷改性聚醚密封胶采用硅烷封端的聚醚为主要原料制备，生产工艺简单易行，制得的密封胶能满足JC/T881-2001《混凝土建筑接缝用密封胶》指标和GB/T 14683-2017《硅酮和改性硅酮建筑密封胶》中改性硅酮密封胶相关性能指标要求，具有环保低VOC、不污染基材、表面可涂饰、耐候性好、柔性好、弹性好、施工简单、后期维修简单等诸多优点；
(2)本发明的单组分硅烷改性聚醚密封胶在其模量小于0.4MPa的情况下，弹性恢复率仍然可超过80％，适用于装配式建筑内、外墙位移接缝的防水密封领域，可随位移接缝热胀冷缩而变形，确保服役过程中不会出现开裂，特别适合于预制混凝土装配式建筑外墙接缝的防水密封。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的第一方面提供一种低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶，以重量份数计，该密封胶包括：硅烷封端的聚醚20-40份、增塑剂5-20份、无机粉料30-50份、补强填料1-5份、触变剂0.1-5份、紫外线吸收剂0.05-3份、光稳定剂0.05-3份、色浆0-10份、吸水剂0.1-2份、硅烷偶联剂0.1-5份和催化剂0.1-2份。
根据本发明，优选地，所述硅烷封端的聚醚是端基为可水解硅烷基的聚氧化丙烯醚；所述可水解硅烷基的聚氧化丙烯醚优选为三甲氧基甲硅烷基聚氧化丙烯醚(如式Ⅰ所示)和任选的甲基二甲氧基甲硅烷基聚氧化丙烯醚(如式Ⅱ所示)。
Figure BDA0001491711200000041
Figure BDA0001491711200000042
作为优选方案，以硅烷封端的聚醚的总重量计，所述三甲氧基甲硅烷基聚氧化丙烯醚的含量不低于20wt％。
本发明中，所述三甲氧基甲硅烷基聚氧化丙烯醚优选为日本Kaneka公司的产品SAX510；所述甲基二甲氧基甲硅烷基聚氧化丙烯醚优选为日本Kaneka公司的产品S203H、S303H和SAX520中的至少一种。
发明人研究发现单组分密封胶产品由于事先要将催化剂加在密封胶内，能够采用二月桂酸二丁基锡或者螯合锡催化剂，但是不能采用有机锡与有机胺的复合催化剂，否则密封胶在包装后经过短时间储存便会结皮甚至凝胶固化，储存周期会大大缩减，严重影响密封胶产品品质。因此，开发单组分改性硅酮密封胶最大的难点是在于由于催化体系的限制，导致胶体固化后密封胶的力学性能较双组分产品有较大差异，特别是弹性恢复率，一般很难达到70％。要解决这一问题，就必须从硅烷改性聚醚(MS)预聚体出发，选用包括三甲氧基封端的MS预聚体，优选为SAX510，并配以合适的催化剂，在保证单组分产品低模量的前提下弹性恢复率可以达到80％以上，在满足密封胶力学性能的同时也让单组分密封胶具备较好的储存稳定性。
根据本发明，优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯和/或低分子量聚醚；优选为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯和PPG3000中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述无机粉料为重质碳酸钙、超细滑石粉、高岭土和活性碳酸钙中的至少一种；所述补强填料为气相二氧化硅、空心玻璃微球和空心塑料微球中的至少一种。
作为优选方案，所述重质碳酸钙、超细滑石粉、高岭土和活性碳酸钙的粒径均为600-1500目。
优选地，所述空心玻璃微球为H25；所述空心塑料微球为阿克苏诺贝尔的Expancel微球。
根据本发明，优选地，所述触变剂为聚酰胺蜡和/或有机膨润土。
本发明中，所述聚酰胺蜡优选包括法国克雷威利的SLX、SL、SLT、上海核心化学的D680和D700中的至少一种，进一步优选为法国克雷威利的SLT；所述有机膨润土优选包括Bengel 908和/或708。
根据本发明，优选地，所述紫外线吸收剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类和三嗪类紫外线吸收剂中的至少一种；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；所述色浆为钛白粉、炭黑、铁黑和复配色浆中的至少一种。
本发明中，所述紫外线吸收剂优选包括氰特公司产品UV-3638、UV-24、UV-531、UV-9、汽巴精化产品Tinuvin1130、Tinuvin99-2、Tinuvin928、Tinuvin326、Tinuvin327和Tinuvin 329中的至少一种；进一步优选为汽巴精化产品Tinuvin326。
本发明中，所述光稳定剂优选包括氰特公司产品UV-3346、UV-2908、汽巴精化产品Tinuvin770、Tinuvin5050、Tinuvin5060中的至少一种，进一步优选为汽巴精化产品Tinuvin770。
根据本发明，优选地，所述吸水剂为硅烷偶联剂和/或恶唑烷类吸水剂。作为优选方案，作为吸水剂的硅烷偶联剂优选为易进行水解反应的硅烷偶联剂。
本发明中，所述吸水剂进一步优选为乙烯基三甲氧基硅烷。
根据本发明，优选地，所述硅烷偶联剂为γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。所述硅烷偶联剂进一步优选为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
根据本发明，优选地，所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁锡和螯合锡类催化剂中的至少一种。
作为优选方案，所述催化剂优选包括气体化学的T-9、T-12和日东化成的U220H(为螯合锡类催化剂)中的至少一种。
本发明的第二方面提供一种上述单组分硅烷改性聚醚密封胶的制备方法，该制备方法包括：
(1)将硅烷封端的聚醚、增塑剂、无机粉料、补强填料、触变剂、紫外线吸收剂、光稳定剂和任选的色浆混合均匀，得到混合物料；
(2)将所述混合物料在60-110℃下抽真空并搅拌，当水分含量小于所述混合物料的总重量的0.1wt％时，降温得到干燥的混合物料；
(3)将所述混合物料、吸水剂和硅烷偶联剂混合均匀，然后再与催化剂在真空条件下混合均匀，得到低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶。
作为优选方案，步骤(1)优选为将硅烷封端的聚醚、增塑剂、无机粉料、触变剂、紫外线吸收剂、光稳定剂和任选的色浆搅拌10-15min；然后加入补强填料混合均匀，得到混合物料。
步骤(2)中，将所述混合物料在60-110℃下抽真空并搅拌1-3h；真空压力为-0.09MPa以下，降温到50-80℃。
步骤(3)优选为依次向所述混合物料中加入吸水剂、硅烷偶联剂，搅拌5-15分钟，然后再加入催化剂，抽真空到-0.08MPa以下，并混合均匀，得到低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶。
以下通过实施例进一步说明本发明：
实施例1
本实施例提供一种低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶，制备方法为：在室温下向双行星搅拌釜中依次加入硅烷封端的聚醚、增塑剂、色浆、紫外线吸收剂、光稳定剂、无机粉料及触变剂，搅拌15分钟，再加入补强填料，混合均匀，得到混合物料；将所述混合物料在95℃下抽真空到-0.095Mpa，并高速分散2小时，当水分小于所述混合物料的总重量的0.1wt％时，降温到80℃，得到干燥的混合物料；然后依次加入吸水剂、硅烷偶联剂搅拌10分钟，再加入催化剂，在真空压力为-0.085Mpa下，真空搅拌30分钟后降温包装，得到低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶。
本实施例的单组分硅烷改性聚醚密封胶的组成及各组分用量见表1。
表1
Figure BDA0001491711200000071
Figure BDA0001491711200000081
实施例2
本实施例的制备方法同实施例1，具体组成及各组分用量见表2。
表2
Figure BDA0001491711200000082
实施例3
本实施例的制备方法同实施例1，具体组成及各组分用量见表3。
表3
Figure BDA0001491711200000091
测试例
对实施例1-3的低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶按照JC/T881-2001《混凝土建筑接缝用密封胶》指标要求进行测试，具体测试结果见表4。
表4-产品性能测试结果
Figure BDA0001491711200000101
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶，其特征在于，以重量份数计，该密封胶包括：硅烷封端的聚醚20-40份、增塑剂5-20份、无机粉料30-50份、补强填料1-5份、触变剂0.1-5份、紫外线吸收剂0.05-3份、光稳定剂0.05-3份、色浆0-10份、吸水剂0.1-2份、硅烷偶联剂0.1-5份和催化剂0.1-2份；
所述补强填料为气相二氧化硅、空心玻璃微球和空心塑料微球中的至少一种；
所述硅烷封端的聚醚是三甲氧基甲硅烷基聚氧化丙烯醚；
所述催化剂为螯合锡类催化剂。
2.根据权利要求1所述的单组分硅烷改性聚醚密封胶，其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯和/或低分子量聚醚。
3.根据权利要求2所述的单组分硅烷改性聚醚密封胶，其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯和PPG3000中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的单组分硅烷改性聚醚密封胶，其中，所述无机粉料为重质碳酸钙、超细滑石粉、高岭土和活性碳酸钙中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的单组分硅烷改性聚醚密封胶，其中，所述触变剂为聚酰胺蜡和/或有机膨润土。
6.根据权利要求1所述的单组分硅烷改性聚醚密封胶，其中，所述紫外线吸收剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类和三嗪类紫外线吸收剂中的至少一种；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；所述色浆为钛白粉、炭黑、铁黑和复配色浆中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的单组分硅烷改性聚醚密封胶，其中，所述吸水剂为硅烷偶联剂和/或噁唑烷类吸水剂。
8.根据权利要求1所述的单组分硅烷改性聚醚密封胶，其中，所述硅烷偶联剂为γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
（1）将硅烷封端的聚醚、增塑剂、无机粉料、补强填料、触变剂、紫外线吸收剂、光稳定剂和任选的色浆混合均匀，得到混合物料；
（2）将所述混合物料在60-110℃下抽真空并搅拌，当水分含量小于所述混合物料的总重量的0.1wt%时，降温得到干燥的混合物料；
（3）将所述混合物料、吸水剂和硅烷偶联剂混合均匀，然后再与催化剂在真空条件下混合均匀，得到低模量高回弹的单组分硅烷改性聚醚密封胶。
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