CN108165230A - 工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂，选用硅烷改性聚合物树脂，添加纳米钙、石墨烯粉末、纳米颜料、气相二氧化硅、短切纤维、银粉浆、耐候助剂、催化剂等，经双行星真空搅拌加工工艺制备而成，本发明产品密封粘接可靠，耐久性好，解决了现有硅烷改性产品固化强度不足、弹性恢复率低、抗剪差、耐候差等问题。本产品在PC建筑接缝上采用清洁、预处理、底涂、刮胶等技术施工工艺，确保建筑接缝防护防水质量可靠，本发明具有良好的经济与社会效益。

Description

工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂

技术领域

本发明涉及一种密封材料及其制备工艺，具体涉及工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂，属建筑行业粘接密封材料技术领域。

背景技术

工业化建筑又称为装配式建筑，是以工厂化生产的预制混凝土构件为主，通过现场装配的方式建造的混凝土结构建筑。与传统现浇混凝土结构建筑相比，具有六无一少、安全环保、快捷高效等优点。装配式建筑建造方式是现场装配拼接，因此接缝处的处理质量直接影响到整个建筑的长期寿命及安全使用情况。目前，建筑结构外墙接缝防水主要采用构件和材料相结合的双重防水措施，其中，密封胶成为其第一道防水线，其性能直接关系到工程防水效果；混凝土建筑外墙受阳光照射，风雨侵蚀等环境影响，密封胶亦具有较好的耐候性能；另外，装配式混凝土建筑结构接缝容易受到载荷、温度等影响而发生较大变形，因此，密封胶的低弹摸、高强度、抗疲劳（载荷），强粘结等力学性能也需满足相应的要求。

目前，高性能建筑密封胶主要有：硅酮、聚氨酯和聚硫密封胶等。其中，聚硫密封胶具有低温固化速度慢、易老化变硬、耐久性差，且带有强烈刺激性的气味，已逐渐退出工业使用范围；聚氨酯密封胶具有强度高、抗撕裂、柔软耐磨、耐穿刺、耐油、耐介质腐蚀等特点，但具有气孔多，固化速度较慢、耐湿热和耐老化性能差，储存稳定性差等缺点；硅酮密封胶具有固化快、不起泡、强粘接、耐湿热、耐老化、储存稳定性好等优点，但具有装饰性差、不能涂漆、撕裂强度低、不耐穿刺、胶层易产生油状渗析污染物等缺点。

硅烷改性聚醚树脂密封胶具有上述密封胶的综合优点，自从20世纪80年代开始进入市场并迅速发展，该产品在日本密封胶市场占有率已保持在50%左右。20世纪90年代，欧美也相继开发了硅烷改性聚氨酯密封胶产品。近年来随着我国装配式建筑产业的发展，工业化建筑用硅烷改性密封剂得到了我国建筑行业的充分重视。

广州白云申请发明（申请号201610109175.5）公开了一种用于装配式混凝土建筑密封的硅烷改性聚醚胶，由端硅烷基聚醚、增塑剂、增量填料、色粉、触变剂、紫外吸收剂、紫外稳定剂、水份清除剂、粘接促进剂、固化剂制备而成；对水泥预制板在常温或泡水后均具有良好的粘接力。

北京天山发明专利（ZL201110299470.9）公开了一种双组份硅烷封端型密封粘接剂，包括A组分和B组分，其中，A组分由含硅烷封端预聚物、增塑剂、触变剂、紫外线吸收剂、紫外线稳定剂、水份清除剂、促进剂、固化剂、着色剂、增量填料和补强填料构成；B组分由含硅烷封端预聚物、增塑剂、助催化剂、表面活性剂、吸水剂材料；其中，组分A与组分B以5：1至49：1的重量比混合。通过选择和调节体系中催化剂和助催化剂种类及用量，可有效地调节和控制产品的硫化速度和操作时间，减少对气候的依赖。在体系中引入黏附促进剂，可使双组分密封粘接剂对金属或非金属基材具有良好的黏附性能，使其在各工业领域中能获得更好应用。广州白云申请专利（申请号201510791224.3）公开了一种双组份硅烷改性聚醚密封材料及其制备方法，包括硅烷改性聚醚，增塑剂，增量填料A，补强填料，色粉，触变剂，光稳定剂，中空玻璃微球，交联剂，偶联剂，增量填料B，有机锡催化剂，钛催化剂等，生产工艺简单，取得一定的应用效果。

现有双组份硅烷改性密封剂需要在现场采用专用设备混合均匀、使用专用胶枪抽取混合后密封胶，然后再打胶进行接缝密封，整个现场操作不便，且极易造成双组份产品混合不均、胶体内裹挟大量气泡、专用胶枪残料等技术问题，混合后密封胶也打胶灌缝时长不一，极易受到设备与人为因素影响，给密封防护质量带来隐患。

而现有单组份硅烷改性密封剂，由于树脂搭配不合理、固化时体系交联缓慢、深层固化不足、体系材料抗拉耐候性能差等，导致现有单组份硅烷改性密封剂弹性恢复率达不到国家标准不小于70%的要求，大部分只有20-30%，罗茜等《单组分MS密封胶在PC外墙密封领域的应用探讨》（《中国建筑防水》2016年第12期）、现有不少单组份硅烷改性密封剂产品户外曝晒耐候性严重不足，如一般半年（盛夏甚至一个月），即出现失光、发粘、甚至粉化、龟裂等严重质量问题，严重阻碍了硅烷改性新型密封材料在工业化建筑上的应用。

发明内容

针对现有技术存在的上述诸多问题和隐患，本发明公开了一种新型工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂，优选专用于拼装式建筑领域的单组份硅烷改性聚合物树脂MS510，添加短切纤维提高胶体的抗剪、抗撕裂强度；去除现有技术中的附着力促进剂、除水剂，强化胶体内部交联强度；引入银粉浆借助阳极金属铝片屏蔽水汽、腐蚀介质及紫外光的浸渗；利用石墨烯性能强化及导热功效，与紫外光吸收剂、抗氧化剂、光稳定剂及阳极金属片协同合作，屏蔽紫外线的同时，也将胶体表层吸收的热能迅速向深层传递，显著提升胶体耐候性能；另外针对现有单组份硅烷改性密封剂高速分散成膏后放置一段时间会出现不同程度的组份析出现象，并给产品内在质量及固化后力学性能等带来隐患的问题，本发明优选填料、采用乳化剂予以解决；本发明还针对性提供了本单组份硅烷改性密封剂在PC建筑接缝上的施工工艺，采用清洁、预处理、底涂、刮胶等技术措施，确保本单组份密封胶建筑接缝防护防水质量可靠。

本发明是通过如下技术方案实现：一种工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂，采用硅烷改性聚醚树脂MS510，其原料组成及重量份为：

硅烷改性聚醚树脂MS510 20-30份

纳米碳酸钙 40-60份

石墨烯粉末 0.1-0.2份

气相二氧化硅 0.5-1份

短切纤维 0.1-0.2份

增塑剂 15-25份

纳米颜料 0.5-10份

银粉浆 0.1-0.5份

紫外光吸收剂 0.1-0.4份

光稳定剂 0.1-0.4份

抗氧化剂 0.1-0.4份

催化剂 0.3-1份

作为所述的一种工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂的优选方案，上述工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂，还可以加入0.02-0.5份的乳化剂，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的任一种，其含水量控制小于0.08%，可采用现有干燥技术对乳化剂进行干燥或净水处理，已达到要求。

作为所述的一种工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂的优选方案，所述短切纤维为碳纤维或玄武岩纤维，纤维长度小于3mm。由于玄武岩纤维质优价廉，可优先选用。

作为所述的一种工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂的优选方案，所述石墨烯粉末粒度不大于30μm。

作为所述的一种工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂的优选方案，所述银粉浆为鳞片状金属铝粉浆，铝片粒径小于20μm。

上述各组份材料均为本行业现有技术，纳米颜料如纳米炭黑、纳米钛白粉、纳米氧化铁颜料等，根据颜色要求进行调整；气相二氧化硅如德固萨的R974、R972；紫外光吸收剂、光稳定剂、抗氧化剂，如紫外光吸收剂326、光稳定剂770、抗氧化剂1010；催化剂可采用有机锡类或非有机锡类催化剂，如各类有机锡或有机铋、有机钛类、胺类等催化剂。

一种所述的工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂的制备工艺，采用带有加热、冷却以及真空装置的双行星搅拌机进行制备，制备步骤如下：

预先将双行星搅拌机上的混合釜内壁及其搅拌叶片等清洁、干燥，混合釜内充入干燥氮气后备用；将组份中纳米碳酸钙、石墨烯粉末、气相二氧化硅、短切纤维、纳米颜料、紫外光吸收剂、光稳定剂以及抗氧化剂，在真空条件、70-80℃下干燥脱水1h，冷却后备用；

按照材料配比称取各材料，先向双行星搅拌机上的混合釜内加入硅烷改性聚醚树脂MS510和增塑剂，然后加入纳米碳酸钙、气相二氧化硅、石墨烯粉末、纳米颜料、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂，物料温度加热到70-90℃，抽真空下1000-1500rpm高速分散60-120min；

然后加入短切纤维、银粉浆，抽真空下500-800rpm中速下分散30-60min；含有乳化剂组份时，乳化剂与短切纤维、银粉浆一起加入、分散；

然后连续抽真空5-10min脱气，将物料温度冷却至30℃以下，加入催化剂，抽真空下1500rpm高速分散1-3min，出料、灌装，即制得本发明产品；

上述制备步骤中，每一步添加原料的操作以及出料、灌装，均对双行星搅拌机内的物料采用干燥、室温的氮气进行充填保护，使物料与外界空气隔离。

一种所述的工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂的使用方法，按如下步骤进行：

第一步 基体表面清洁处理 在工业化建筑构件拼装使用前，拼装件接缝区域的所有基体接缝表面进行处理，包括水平缝、立缝、企口缝以及错台缝的内壁两侧表面，以下同；采用物理机械或化学方法清除掉内外接缝两侧表面的污渍，包括疏松物、可见油污以及脱模剂，干燥后待用；

第二步 基体表面封闭处理 对上述已清理的基体接缝表面，均匀刷涂或喷涂一层现有技术的硅烷疏水剂或混凝土表面疏水剂，要保证放置24h后方可使用；放置期间不得损坏已封闭处理的表面，封闭24h后可以经受淋雨、洒水，拼装前用半干的软布清除掉接缝表面附着的污染物即可；

第三步 基体表面底涂 封闭处理24h后的建筑构件拼装完成后，先检查基体接缝表面，如有受到损害的，其损害处要重新进行清洁、封闭处理；然后根据设计要求，填塞橡胶条到固定位置，对接缝表面两侧采用美纹纸或胶带等进行遮挡保护，采用刷涂或喷涂方式，在接缝表面两侧需要密封粘接的内壁上均匀涂上一层PC建筑接缝密封专用底涂，底涂厚度不大于0.1mm，晾干时间不小于30min但不得超过8h，期间不得淋雨、损伤或粉尘污染；淋雨或超过8h后必须立即清洁，重新再做底涂；

第四步 刮胶 底涂晾干后，应立即进行刮胶作业，按照施工设计要求，采用专用胶枪打胶，保证接缝内密封胶充盈、饱满、连续、无气泡；打胶后立即用专业刮板对接缝密封胶表面进行刮平、修整，然后清除掉遮挡保护的美纹纸或胶带；

第五步 成品保护 刮胶完成后，不得再对胶缝表面进行触动、修整，24h后保护期满，可进行后续的刷漆、美化等装饰作业。

本发明的有益效果是：

本发明优选日本钟化株式会社（KANEKA）生产的硅烷改性聚合物树脂MS510，弃用现有技术中的除水剂、促进剂等影响固化强度及深层固化的不利因素，保证并强化胶体内部交联进度和力学强度；添加短切纤维显著提高胶体的抗剪、抗撕裂强度；全部采用纳米碳酸钙、纳米颜料及气相二氧化硅等纳米级分散材料，同时引入乳化助剂等综合创新解决了物料放置出现的物料析出、分层问题，保证了胶体产品稳定及其综合力学性能如拉伸、抗剪等性能显著提升和稳定，经测试本发明产品弹性恢复率（A法）超过70%，（B）法超过90%，远优于现有技术产品的30%（A法）、70%（B法）。

本发明引入银粉浆借助阳极金属铝片屏蔽水汽、腐蚀介质及紫外光的浸渗；利用石墨烯性能强化及导热功效，与紫外光吸收剂、抗氧化剂、光稳定剂及阳极金属片协同合作，屏蔽紫外线、腐蚀介质的同时，也将胶体表层吸收的热能迅速向深层传递，显著提升胶体耐候性能，经紫外老化测试对比，现有单组份硅烷改性密封胶耐紫外1000h即出现表面发粘、龟裂现象，本发明产品耐紫外3000h也未出现发粘、龟裂现象。

针对本产品体系调整对施工底涂处理的要求，严格采用清洁、预处理、底涂、刮胶等步骤的PC建筑接缝上的施工工艺，经实际工程应用，接缝防护防水质量可靠，经应用测试未出现渗水、漏水问题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1-4：

表1为汇总了实施例1-4各原料组成及其重量份清单，以及性能的测试数据，并和现有技术进行了对比。

表1 实施例1-4配方组份及测试数据 组分单位：份

按照表1中组份及配比称取各材料，固态物料在真空条件、70-80℃下干燥脱水1h，冷却后备用；

将双行星搅拌机上的混合釜内壁及其搅拌叶片等清洁，采用自身加热、抽真空方式干燥，冷却后向混合釜内充入干燥氮气；

先向行星搅拌机内加入硅烷改性聚醚树脂MS510 、增塑剂，然后加入纳米碳酸钙、气相二氧化硅、石墨烯粉末、纳米颜料、紫外光吸收剂、光稳定剂、抗氧化剂，物料温度加热到80℃，抽真空下1000-1500rpm高速分散120min；

然后加入短切纤维、银粉浆、乳化剂，抽真空下500rpm中速下分散30-60min；

然后连续抽真空10min脱气，将物料温度冷却至30℃，加入催化剂，抽真空下1500rpm高速分散1min，出料、灌装，即制得本发明产品；

上述制备步骤中，每一步添加原料的操作以及出料、灌装，均对双行星搅拌机内的物料采用干燥、室温的氮气进行充填保护，使物料与外界空气隔离。

制得的单组分硅烷改性密封剂按照现有国家标准，制样检测，测试结果见表1，与现有技术相比，本发明在密封、粘接及防水、耐久效果良好。

Claims (7)

1. 一种工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂，其特征在于：各原料及其重量份数为：

硅烷改性聚醚树脂MS510 20-30份

纳米碳酸钙 40-60份

石墨烯粉末 0.1-0.2份

气相二氧化硅 0.5-1份

短切纤维 0.1-0.2份

增塑剂 15-25份

纳米颜料 0.5-10份

银粉浆 0.1-0.5份

紫外光吸收剂 0.1-0.4份

光稳定剂 0.1-0.4份

抗氧化剂 0.1-0.4份

催化剂 0.3-1份。

2.根据权利要求1所述的工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂，其特征在于：还含有0.02-0.5份含水量小于0.08%的乳化剂，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的任一种。

3.根据权利要求1所述的工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂，其特征在于：所述短切纤维为纤维长度小于3mm的碳纤维或玄武岩纤维。

4.根据权利要求1所述的工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂，其特征在于：所述石墨烯粉末粒度不大于30μm。

5.根据权利要求1所述的工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂，其特征在于：所述银粉浆为粒径小于20μm的鳞片状金属铝粉浆。

6.一种如权利要求1-5所述的工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂的制备工艺，其特征在于：采用带有加热、冷却以及真空装置的双行星搅拌机进行制备，制备步骤如下：

预先将双行星搅拌机上的混合釜内壁及其搅拌叶片等清洁、干燥，混合釜内充入干燥氮气后备用；将组份中纳米碳酸钙、石墨烯粉末、气相二氧化硅、短切纤维、纳米颜料、紫外光吸收剂、光稳定剂以及抗氧化剂，在真空条件、70-80℃下干燥脱水1h，冷却后备用；

按照材料配比称取各材料，先向双行星搅拌机上的混合釜内加入硅烷改性聚醚树脂MS510和增塑剂，然后加入纳米碳酸钙、气相二氧化硅、石墨烯粉末、纳米颜料、紫外光吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂，物料温度加热到70-90℃，抽真空下1000-1500rpm高速分散60-120min；

然后加入短切纤维、银粉浆，抽真空下500-800rpm中速下分散30-60min；含有乳化剂组份时，乳化剂与短切纤维、银粉浆一起加入、分散；

然后连续抽真空5-10min脱气，将物料温度冷却至30℃以下，加入催化剂，抽真空下1500rpm高速分散1-3min，出料、灌装，即制得本发明产品；

上述制备步骤中，每一步添加原料的操作以及出料、灌装，均对双行星搅拌机内的物料采用干燥、室温的氮气进行充填保护，使物料与外界空气隔离。

7.一种如权利要求1-5所述的工业化建筑用单组份硅烷改性密封剂的使用方法，其特征在于：按如下步骤进行：

第一步 基体表面清洁处理 在工业化建筑构件拼装使用前，拼装件接缝区域的所有基体接缝表面进行处理，包括水平缝、立缝、企口缝以及错台缝的内壁两侧表面，以下同；采用物理机械或化学方法清除掉内外接缝两侧表面的污渍，包括疏松物、可见油污以及脱模剂，干燥后待用；

第二步 基体表面封闭处理 对上述已清理的基体接缝表面，均匀刷涂或喷涂一层现有技术的硅烷疏水剂或混凝土表面疏水剂，要保证放置24h后方可使用；放置期间不得损坏已封闭处理的表面，封闭24h后可以经受淋雨、洒水，拼装前用半干的软布清除掉接缝表面附着的污染物即可；

第三步 基体表面底涂 封闭处理24h后的建筑构件拼装完成后，先检查基体接缝表面，如有受到损害的，其损害处要重新进行清洁、封闭处理；然后根据设计要求，填塞橡胶条到固定位置，对接缝表面两侧采用美纹纸或胶带等进行遮挡保护，采用刷涂或喷涂方式，在接缝表面两侧需要密封粘接的内壁上均匀涂上一层PC建筑接缝密封专用底涂，底涂厚度不大于0.1mm，晾干时间不小于30min但不得超过8h，期间不得淋雨、损伤或粉尘污染；淋雨或超过8h后必须立即清洁，重新再做底涂；

第四步 刮胶 底涂晾干后，应立即进行刮胶作业，按照施工设计要求，采用专用胶枪打胶，保证接缝内密封胶充盈、饱满、连续、无气泡；打胶后立即用专业刮板对接缝密封胶表面进行刮平、修整，然后清除掉遮挡保护的美纹纸或胶带；

第五步 成品保护 刮胶完成后，不得再对胶缝表面进行触动、修整，24h后保护期满，可进行后续的刷漆、美化等装饰作业。