CN1079810C - 单组分化学固化热施用的保温玻璃密封胶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及保温玻璃组件使用的密封胶。更具体地说，本发明是单组分热涂覆的化学固化密封胶，用于边缘密封保温玻璃组件。该密封胶含有与空气固化树脂共混的热塑性热熔树脂。热熔树脂在开始应过程中起着可熔组分的作用，且在冷却时立即提供强度。之后，聚合物相通过与大气中氧和/或湿分反应而开始固化，形成耐热的交联热固型弹性体。此时，热熔树脂在固化的聚合物相内起着惰性增塑剂的作用。本发明的密封胶可另外含有增塑剂、填料、颜料、催化剂等。

Description

单组分化学固化热施用的保温玻璃密封胶
本发明涉及构成保温玻璃组件的方法和配方，具体地说，涉及生产密封胶的方法和配方，所述密封胶涂覆在保温玻璃组件的边缘，目的是将组件的诸部分粘在一起，且使组件密封，防止以后渗透进水份。更具体地说，本发明涉及一种保温玻璃组件用单组分边缘密封胶，此密封胶在高于常温条件以液态或膏状施用，冷却时迅速可逆性固化，然后，在环境气氛中不可逆性固化。
保温玻璃组件一般有二层玻璃、二层玻璃之间相互保持一定的间隔，沿二层玻璃之间内表面的四边缘缘固定密封，使二层玻璃之间形成密封保温空间。这种间隔组装一般由间隔脱水材料构成，将间隔脱水材料沿二层玻璃内表面的边缘延续使用。二层玻璃的内表面与组装材料的外表面用密封或粘合材料相联，密封或粘合材料同时也将玻璃组件的边缘密封住，从而防止水份渗透到玻璃组件内。
保温玻璃行业流行使用二种主要密封胶，它们是热塑性单组分热熔丁基材料，以及一般由总称为多硫化物，聚氨酯和硅氧烷化学固化热固形的产品。在保温玻璃行业，多年来，使用热熔丁基材料密封剂基本上是成功的。但是，此项技术有明显的缺点，限制了热熔形丁基保温玻璃密封胶的应用。根本上讲，热熔形丁基材料是热塑性，而不是热固性材料，也就是，当受热时，这种密封胶会变软。因此，在市场销售的保温玻璃组件当承受负重时，为摆脱负重就会错位或变形；这一特点在温度较高时更为严重，特别是当保温玻璃组件用于太阳能控制玻璃，更会出现这种情况。结果，用热熔丁基密封胶生产的保温玻璃组件很难通过对强度和温度要求的工业标准检测，只能成功地使用在相对较小较轻的场合。另外，在处理、运输、及安装时，为维护保温玻璃组件，都要极度小心，为此，也增加了成本。
另外，现在有的热熔密封胶必须在148.9℃(300°F)以上的温度才能施用到组件上。这样的温度要求容易使工人烧伤；由于耗能高，需要特殊的高温设备，同时也增加了生产成本。试求利用低温热熔体导致了密封剂更大的流动性问题。这在前面已经提到。
流行使用的热固性产品一般是在现场常温混合的双组分密封剂。然后，通过与混进的催化剂反应或与水份反应，密封剂缓慢固化。缓慢固化就要求保温玻璃组件固定在设备上几个小时，甚至几天，等待密封剂硬化。另外，这样的双组分体系使用困难，并且使用中还要涉及另外的操作步骤，同样也增加了成本。
美国专利No 4032500公开一种双组分可固化密封剂组合物，每种组分分别稳定贮存。每种组分含有增量油的低分子量末硫化丁基橡胶。在刚好使用前，将此双组分按约1∶1的体积比混合在一起。
美国专利No 4042736公开了专门用于保温玻璃组件的密封剂，其中含有部分交联的热熔丁基橡胶密封胶。该专利说，当密封胶加热到约162.8℃-218.3℃(325°F-425°F)时，密封剂内会完全交联。当给密封胶提供足够的热量，提高其外表层的温度达到上述温度范围时，密封胶的内部部分的温度实际上仍然低于上述温度范围。
美国专利No 4808255公开一种可挤压反应的热熔人造橡胶粘合剂，其中含人造橡胶预聚物，增粘树脂和热塑性树脂。但是，当人造橡胶固化时会放出CO2气体，在保温玻璃行业使用人造橡胶固化化学的粘合剂是很不合适的，因气泡会陷在密封胶和玻璃表面的交界处。
本发明通过提供一种硅官能化的化学固化热固性产物(它自身具有高强度和抗流动性)；同时提供具有热熔型应用性质的单组分密封剂的方便性，克服了现有技术的所有缺点，即提供一种供保温玻璃组件使用的边缘密封胶，因为本发明的密封胶使用了以不同机制和不同速率固化的相容组合物，因此，本发明能在比现有技术热熔体温度低的条件施用，并且本发明给组件提供了比传统化学固化产品来得快且足够的操作强度，从而将热熔性和化学固化技术这两者中最好的特性结合成一种保温玻璃行业成功的密封胶。本发明的密封胶设计成在高于常温，即在51.7℃-121.1℃(125°F-250°F)范围，以液态或膏状使用，冷却时，液态或膏状密封胶马上变成固体。产物经与空气中的氧和(或)水份反应，接着固化成永久弹性体。从下文的叙述，探讨和实施例中，本发明的上述和其它优越性是显而易见的。
本发明公开一种保温玻璃组件使用的边缘密封胶，其中含有热塑性热熔树脂和暴露于环境气氛下聚合的空气固化树脂，空气固化树脂与热塑性热熔树脂混合在一起作为单组分材料。热塑性热熔树脂和空气固化树脂可包含相同的成分。本发明的密封胶含有约10-90wt％的热塑性热熔树脂和5-50wt％的空气固化树脂。
在具体实施方案中，热塑性热熔树脂含有固体氯化石蜡。空气固化树脂优选硅烷端基的聚氨酯。密封胶还可含有辅助成分，例如，增塑剂、催化剂和填料。少量的添加剂包括着色剂、流变材料、耐气候稳定剂和(或)颜料等本领域熟知的添加剂。
本发明针对用于保温玻璃组件使用的单组分、热施用、化学固化的边缘密封胶。使用密封胶的目的是使组件结构一体化，同时，密封防水气，防气体进出。边缘密封胶还能抵抗因、紫外线，温度过高过低造成的环境破坏。
本发明的密封胶设计成在高于常温的条件，即约在125°F-250°F的温度，以液体或膏状施用；当冷却时，密封胶马上转变成固态。然后，通过与空气中的水分和(或)氧反应，密封胶开始固化成永久性固态弹性体。本发明综合了热熔产品自身迅速冷却成固体，从而能立刻处理保温玻璃组件的应用性质。本发明的密封胶接着化学固化成永久性高弹性耐温度变化密封胶，此密封胶使保温玻璃组件结构一体化。
本发明的密封胶合有热塑性热熔树脂和暴露于环境气氛下就聚合的空气固化树脂，空气固化树脂与热塑性热熔树脂混合在一起作为单一物料。可以这样理解，宏观上，密封胶包括实质均匀的混合物；微观上，它包括了各种组成变化。在另外的实施方案，热塑性热熔树脂和空气固化树脂可以含有相同组成。在开始施用时，热熔性树脂的官能是作为可熔成分，并且在冷却时立刻贡献强度。由于与空气中水份作用，聚合物相开始固化形成耐温的交联热固性弹性体，此时，热熔树脂的官能是作为固化聚合物相中的惰性增塑剂。
热熔树脂种类和数量以及填充物的选择能够控制热熔相的强度性质。边缘密封的极限强度是由固化聚合物的种类和交联密度控制。在本文中，空气固化树脂意指包括当暴露于环境气氛的某一组分，典型的例子是氧或水蒸气，能聚合和(或)交联的聚合材料。
本发明密封胶中，热塑性热熔树脂的量按重量计为10-90％，优选30-80％，更优选40-65％。空气固化树脂在密封胶中的典型含量为5-50％，优选为10-40％，更优选为18-28％，以上均按重量计。密封胶中还可有催化剂，增塑剂，填料，颜料，耐天气变化改性剂等本行业常用添加剂。
热塑型热熔树脂最好是冷却时立即变硬的那种。其中还可含有聚乙烯、聚烯烃、聚乙酸乙烯酯聚酰胺、碳氢树脂、沥青、柏油，蜡，石蜡、生橡胶，氟化橡胶，聚氯乙烯，聚酰胺，碳氟化合物，聚苯乙烯，聚丙烯、纤维素树脂，丙烯酸树脂，热塑性弹性体，苯乙烯丁二烯树脂，乙烯丙烯二烯单体、多萜等，以及其混合物。一种特别优选的热塑型热熔树脂是固态氯化石蜡和环氧化豆油的混合物。另一种较好的热塑性热熔树脂是固态氯化石蜡和聚异丁烯的混合物。
随着热熔树脂冷却，空气固化树脂通过与空气中的氧和(或)水分反应开始固化形成耐温交联热固性弹性体。比较好的空气固化树脂含有水气固化的聚氨酯，水气固化的多硫化物，聚二甲基硅氧烷、氧固化的多硫化物，及其混合物，某些含硅官能键的化合物，后者也称作含硅空气固化树脂。另一些具体空气固化树脂包括烷氧基、乙酰氧基、氨氧基硅烷端基的聚醚和多醚聚氨酯；与烷氧基、乙酰氧基、氨氧基有机硅烷交联的烷基硅氧烷聚合物；水气固化的异氰酸酯官能的多氧碱聚物和多碱聚物；羟硫官能作用的聚合物和低聚物(如聚醚，多醚聚氨酯，多硫化物、聚硫醚等)，适合催化成水气固化体系；带水气解封交联剂的环氧官能的高聚物或低聚物；带解封交联剂的丙烯酸官能的聚合物，及其混合物。最优选，空气固化树脂含有烷氧基硅烷端苯的聚氨酯，烷氧基硅烷端基的聚醚，聚二甲基硅氧烷的聚合体，及其混合物。在最理想的配方中，空气固化树脂中含有Permapol MS(烷氧基硅烷端基的聚氨酯Courtaulds Coatings Inc.生产)和有机官能硅烷的混合物。
如前文已公开，在一变通实施方案中，热塑性热熔树脂与空气固化树脂可以有相同的组成。一种较好的配方中含有高分子量硅端基的聚氨酯预聚物。另一配方含有硅官能化的Kraton聚合物(嵌段共聚物，Shell产)。Kraton聚合物是几种类型的嵌段共聚物，例如SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)，SIS(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯)，SEBS(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯)。又一配方含有带冷却时能迅速固化的其它官能团的Kraton聚合物，然后再在环境气氛化学固化。
本发明使用的具体有机催化剂依赖于具体使用的空气固化树脂。较好的催化剂含有，有机锡化合物，有1-12个碳原子的脂族钛酸酯，如钛酸低碳烷基酯和胺。最理想的催化剂含有二月桂酸二丁锡，二乙酸二丁锡，钛酸四丁基酯，及钛酸四乙基酯。
虽然，不添加催化剂密封胶也会固化，但加入催化剂会加快固化速度；在某些情况，加催化剂是必要的。在某些情况下，还希望加入填料，颜料，流变剂等。
热熔相的强度性能依赖于热熔树脂的种类及数量，同时也依赖于填充材料的选择。较好的填料是滑石粉，当然也可使用本行业中的其他填料。填料的范围可由本行业的专业人员选定，其用量应足以赋予热熔相适当的强度，同时赋予密封胶所需应用特性。本发明的密封胶应易于操作和施用到保温玻璃组件上。
本发明的密封胶可按下述方法制备。较好的方法是，先将热塑性热熔树脂或其混合物置于加温的混合容器。在一较好的方案中，混合容器能在真空条件下进行混合，且另有一个混合器包括变速多轴装置，具有低速刮净叶片，高速分散搅拌器，低速运转的螺旋输送器。再将填料加到热熔树脂中，且低速搅拌混合。之后，再将其中已添加附加填料以形成空气固化树脂组合物的空气固化树脂或其混合物加到混合物中，并抽真空。当加入空气固化树脂时，混合是在真空条件下进行，以防止混合物与空气接触，且要除掉原材料中残存的水分，由此改进包装稳定性。在加入空气固化树脂之前，可加入颜料、气候稳定性改进剂之类的少量添加剂；而催化剂应在此之后加入。这种材料应保持在实质上干燥的条件下，直到密封胶准备在保温玻璃组件上施用在其它优选实施方案中，混合可在干燥惰性气体保护下进行。
本发明的边缘密封胶施用到保温玻璃组件的温度是在约51.7℃-121.1℃(125-250°F)的范围，是以液态或膏状施用。施用后，密封胶迅速可逆地冷却成固态。通过密封胶与空气中的氧和(或)水分反应，它开始化学固化成永久性固态弹性体。本发明的密封胶是以一种材料的形式施涂到组件上，从而免除在施用现场需要配混多种材料的麻烦。
本发明将由下述实施例进行最好的说明。
实施例1
材料 加入重量 重量百分比(％) 程序(注：预热容器到82.2℃(180°F)，并在整个过程保持此温度)
1.氯化增塑剂 54.4kg(120.0磅) 6.0％ 加料低速混合
2.环氧化豆油 45.4kg(100.0磅) 5.0％ 加料
3.固体氯化石蜡 344.7kg(760.0磅) 38.0％ 加料，中速开启分散机。连续混合直到物料成流体
4.炭黑 42.6kg(94.0磅) 4.7％ 一次加一袋料
5.滑石粉 235.9kg(520.0磅) 26.0％ 一次加一袋料，抽真空，以低安装低速叶片混合，再中速分散30分钟
6.空气固化树脂组合物* 183.3kg(404.0磅) 20.2％ 加料，抽真空，低速所有叶片混合15分钟，检测含水量
7.二月桂酸二丁基锡 0.9kg(2.0磅) 0.1％ 加料，抽真空，停止抽真空，低速所有叶片混合15分钟
907.2kg(2000.0磅) 100.0％
优选的氯化增塑剂是52％氯的长链正石蜡(Cerechlor S52，ICI)
优选的环氧化豆油是高分量豆油的环氧化物(Paraplex G62，Rohm and Hass)
优选的固态氯化石蜡是70％氯的长链正石蜡(Chlorez 700-S，Dover Chemical)
实施例2
材料 加入量 重量百分比(％) 程序(注：预热容器到180°F，在整个过程保持此温度)
1.氯化增塑剂 39kg(86.0磅) 5.0％ 加料，低速搅拌，留5磅给步骤9
2.聚异丁烯 78kg(172.0磅) 8.6％ 加料
3.固态氯化石蜡 429.6kg(947.0磅) 47.3％ 一次加一袋料，中速开启分散机，持续搅拌直到物料成为流体
4.炭黑 7.7kg(17.0磅) 1.0％ 一次加一袋料
5.滑石粉 93.9kg(207.0磅) 10.3％ 一次加一袋料，抽真空，以低安装低速叶片混合，中速分散30分钟
6.空气固化树脂组合物 234.5kg(517.0磅) 27.63％ 加料，抽真空，低速所有叶片搅拌15分钟
7.二月桂酸二丁基锡 1559.0克 0.17％ 与2.3kg(5磅)步骤1留下的氟化增塑剂作成浆，抽真空。然后，停抽真空，低速所有叶片搅拌15分钟
2001.0 100.0％
优选聚异丁烯是低分子量聚异丁烯(Vistanex LM，Exxon)。
*空气固化树脂组合物
材料 加入量 重量百分比 程序
1.Permapol MS聚合物 430.9kg(950.0磅) 58.3％ 加料，低速搅拌
2.有机官能硅烷1号 6.1kg(13.5磅) 0.8％ 加料
3.有机官能硅烷2号 6.1kg(13.5磅) 0.8％ 加料
4.滑石粉 6.1kg(652.0磅) 40.0％ 一次加一袋料，抽真空，混合到均匀，湿含量水分检测
738.9(1629.0) 100.0％
有机官能硅烷1号优选是乙烯基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷(A-171，OSI)。
有机官能硅烷2号优选是环氧硅烷或缩水甘油氧丙基三甲氧硅烷(A-187，OSI)。
这两种硅烷的不同点是分子的有机官能端。
上述讨论和实施例只是说明本发明的具体实施方案，本发明并不限定于此实施方案内。下述权利要求书，包括所有等价文字限定了本发明的范围。

Claims (14)

1.一种保温玻璃组件，其第一层与第二层玻璃之间间隔开，维持间隔关系是靠一种间隔物，即一种所述保温玻璃组件使用的边缘密封胶，所述密封胶含有：
一种热塑性热熔树脂，所述的热塑性热熔树脂的熔化温度在51.7℃-121.1℃(125°-250°F)之间，和
一种空气固化树脂，当所述空气固化树脂暴露于大气中的一种组分中时发生聚合反应，所述组分选自氧蒸气、水蒸气及其混合物，所述空气固化树脂含有含硅空气固化树脂，所述空气固化树脂与所述热塑性热熔树脂结合成一种材料，因此，所述的密封胶在高于常温的温度是液相，冷却到常温时可逆地固化，当继之暴露于大气中的所述组分时不可逆转地固化。
2.权利要求1所述密封胶，其中所述的热塑性热熔树脂占所述密封胶重量的10-90％。
3.权利要求1所述密封胶，其中所述空气固化树脂占所述密封胶重量的5-50％。
4.单组分的边缘密封胶，它含有：
一种热塑性热熔树脂，所述热熔树脂的熔化温度在51.7℃-121.1℃(125-250°F)之间，和
一种含硅空气固化树脂，它暴露于大气中的一种组分中时会聚合，所述组分选自氧蒸气、水蒸气及其混合物，所述空气固化树脂与所述热塑性热熔树脂结合成一种材料，因此，所述密封胶在高于常温的温度是液相，当冷却到常温时可逆性固化，当继之暴露于大气中的所述组分时不可逆转地固化。
5.权利要求4所述密封胶，其中所述热塑性热熔树脂含有一种化合物，选自聚烯烃，聚乙酸乙烯酯聚酰胺，沥青，柏油，蜡，石蜡，生橡胶，氟化橡胶，聚氯乙烯，聚酰胺，碳氟化合物，聚苯乙烯，纤维素树脂，丙烯酸树脂，热塑性弹性体、苯乙烯丁二烯树脂，多萜，乙烯丙烯二烯单体，以及其混合物。
6.权利要求4所述密封胶，其中所述热塑性热熔树脂包括碳氢树脂。
7.权利要求5所述密封胶，其中所述聚烯烃是聚乙烯或聚丙烯。
8.权利要求4所述密封胶，其中所述热塑性热熔树脂含有一种化合物，选自固体氯化石蜡，聚异丁烯，环氧化豆油和其混合物。
9.权利要求4所述密封胶，其中所述的空气固化树脂含有一种化合物，选自水气固化的聚氨酯，水气固化的多硫化物，氧固化的多硫化物及其混合物。
10.权利要求4所述密封胶，其中所述的空气固化树脂含有一种化合物，选自烷氧硅烷端基的聚氨酯，烷氧硅烷端基的聚醚，聚二甲基硅氧烷树脂，有机官能的硅烷及其混合物。
11.权利要求4所述密封胶，其中所述热塑性热熔树脂和空气固化树脂含有相同组成。
12.权利要求11所述密封胶，其中所述热塑性热熔树脂和空气固化树脂含有一种化合物，选自高分子量含硅聚氨酯预聚物和含硅丙烯腈丁二烯共聚物。
13.权利要求4所述密封胶，其中它还含有一种化合物，选自增塑剂、填料、颜料、催化剂、气候稳定改进剂，及其混合物。
14.单组分边缘密封胶，它含有：
占密封胶重量10-90％的一种热塑性热熔树脂，所述热熔树脂含有一种化合物，选自固态氯化石蜡，环氧化豆油，聚异丁烯和其混合物，和
占密封胶重量5-50％的一种空气固化树脂，所述空气固化树脂在暴露于大气中的一种组分时发生聚合反应，所述组分含有一种氧化物，选自氧蒸气、水蒸气及其混合物，所述空气固化树脂含有一种化合物，选自烷氧硅烷端基的聚氨酯和有机官能的硅烷，及其混合物，
所述空气固化树脂与所述热塑性热熔树脂结合成单一材料，所述密封胶在高于常温的温度是液相，当冷却到常温时可逆性固化，继之暴露于大气中的所述组分时不可逆性固化。
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