CN108559424A - 一种硅藻土改性密封胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅藻土改性密封胶，所述硅藻土改性密封胶包含重量分数比构成的以下组分：聚合物80‑100份、硅藻土10‑50份、硅烷类偶联剂1‑5份、钛酸酯类偶联剂1‑4份、增塑剂0.5‑5份、交联剂1‑5份、催化剂1‑10份和增粘剂1‑8份。与现有技术相比，本发明的有益效果为：硅藻土改性密封胶的制备方法可以实现密封胶生产无粉尘污染，成本低廉；制备工艺简单，易于控制，能耗低；由本发明的制备方法制得的产品具有良好的触变性、产品强度高。
Description
技术领域
本发明涉及改性密封胶及其制备方法领域，特别是一种硅藻土改性密封胶及其制备方法。
背景技术
密封胶是将粘接和密封两种功能集于一身的产品，在建筑、土木、汽车、船舶、电气通讯等许多工业、民用领域中的应用越来越广泛。在施工中密封胶的混合性、可操作性、挤出性和不下垂性则主要是依靠添加具有良好的增稠性和触变性气相二氧化硅，同时还会提高胶固化后的耐水性、耐热性、拉伸粘结性的性能。但气相二氧化硅价格昂贵，不易均匀分散，提高密封胶制作成本，并且在操作时易扬尘，吸入会导致矽肺。
目前替代气相二氧化硅作为廉价补强填料的有碳酸钙、炭黑等。例如，申请号为201310405674.5的中国专利文献公开了一种单组份脱醇型耐油硅酮密封胶及其制备，此方法制备的密封胶采用碳酸钙作为填料，其具有粘接性优异，气味低，对金属腐蚀性小等特点。申请号为201410214187.5的中国专利文献公开了一种防霉密封胶，此方法制备的密封胶采用碳酸钙和炭黑两种材料作为填料，其具有极高的粘接力和密封功能等特点。申请号为200810046692.8的中国专利文献公开了一种蒙脱土改性硅酮密封胶及其制备方法，此方法制备的密封胶采用蒙脱土作为填料，其粘接性优异，价格低廉等特点，可广泛应用于桥梁、隧道、道路工程、机场跑道、建筑工程等混凝土伸缩缝的密封，开裂混凝土结构的修补，以及金属表面的防腐处理等。但是这些填料的结构决定其制备的密封胶补强能力不足，且不具有触变性，极大限制这些填料补强密封胶的应用。
硅藻土是硅藻类的残骸经自然环境作用而逐渐形成的一种非金属矿物，主要用于酿酒行业，作助滤剂使用，也可用作天然橡胶、合成橡胶的补强填充剂，增强聚合物的物理机械性能；另外硅藻土表面含有大量独特的硅羟基结构，这些硅羟基能够通过氢键作用使分散于体系中的硅藻土聚集体连接成为一个完整的网络结构，使得体系的粘度增加从而起到增稠性；由于氢键作用力非常弱，当体系受到剪切力作用的时候，氢键可和网络结构被破坏，导致体系的粘度在剪切力作用下而变小；而一旦剪切力消失，网络又可以再次形成，体系的粘度又恢复到最初的状态，从而体现出触变性。然而，目前还没有关于硅藻土改性密封胶及其制备方法，市场上关于相关产品也鲜有出售。
发明内容
本发明的目的是提供一种硅藻土改性密封胶，以解决现有技术中密封胶补强填料的问题，提供一种硅藻土改性密封胶及其制备方法。
本发明提供了一种硅藻土改性密封胶，所述硅藻土改性密封胶包含重量分数比构成的以下组分：聚合物80-100份、硅藻土10-50份、硅烷类偶联剂1-5份、钛酸酯类偶联剂1-4份、增塑剂0.5-5份、交联剂1-5份、催化剂1-10份和增粘剂1-8份。
优选的是，所述硅藻土颗粒大小为800-2000目，松散密度≥40m2/g，孔隙率在≥65%，二氧化硅含量 ≥88%。
优选的是，所述硅烷类偶联剂是γ- 氯丙基三乙氧基硅烷、γ- (2,3- 环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基二乙氧基乙二胺丙基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。
优选的是，所述钛酸酯类偶联剂是异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯、磷酸型单烷氧基类钛酸酯和复合磷酸型单烷氧基类钛酸酯中的一种。
优选的是，所述聚合物为有机硅类、聚氨酯类、聚硫橡胶类、丙烯酸酯类、丁基橡胶类、沥青、油性嵌缝胶类中的至少一种。
优选的是，所述增塑剂为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油和甲基苯基硅油中的至少一种。
优选的是，所述交联剂为乙烯基三丁酮肟基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷中的至少一种。
优选的是，所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡、钛酸丙脂、钛酸丁酯中的一种。
优选的是，所述增粘剂为水性增粘树脂、活性硅烷或硅氧烷中的一种。
一种硅藻土改性密封胶的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备改性硅藻土：先将硅藻土置于水解的的钛酸酯类偶联剂和硅烷偶联剂的混合溶液中，100℃搅拌15-30分钟后出料，100℃烘干后即制备成改性的硅藻土；
（2）将步骤（1）所得的改性的硅藻土置于密炼机机内70-90℃条件下搅拌预热干燥，除去水分后分批或者一次投入的10%的聚合物，搅拌60分钟，130℃保温20分钟后出料；
（3）在常温常压下，将剩余90%的聚合物、步骤（2）所得原料投到真空搅拌机，真空搅拌机温度为90-120℃，真空度为0.06-0.1MPa，脱水共混30-100分钟，冷却得到基料；
（4）将基料投到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，再将增塑剂、交联剂、催化剂和增粘剂依次加入到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，搅拌机真空度为0.06-0.1MPa，密闭共混30-100分钟，制得成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：硅藻土改性密封胶的制备方法可以实现密封胶生产无粉尘污染，成本低廉；制备工艺简单，易于控制，能耗低；由本发明的制备方法制得的的产品具有良好的触变性、产品强度高。
具体实施方式
一种硅藻土改性密封胶，所述硅藻土改性密封胶包含重量分数比构成的以下组分：聚合物80-100份、硅藻土10-50份、硅烷类偶联剂1-5份、钛酸酯类偶联剂1-4份、增塑剂0.5-5份、交联剂1-5份、催化剂1-10份和增粘剂1-8份。
所述硅藻土颗粒大小为800-2000目，松散密度≥40m2/g，孔隙率在≥65%，二氧化硅含量 ≥88%。
硅藻土采用450℃煅烧1.5h，并于0.5g/L的盐酸浸泡1h，浸泡过程搅拌，浸泡液温度为60℃，多次清洗后采用压滤分离出高品质的硅藻土。
改性的硅藻土孔洞杂质和含水量少，孔隙率高，表面的羟基，易同聚合物交联形成三维的网状结构，且与聚合物之间形成氢键，改善玻璃胶的触变性和强度。
所述硅烷类偶联剂是γ- 氯丙基三乙氧基硅烷、γ- (2,3- 环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基二乙氧基乙二胺丙基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。
所述钛酸酯类偶联剂是异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯、磷酸型单烷氧基类钛酸酯和复合磷酸型单烷氧基类钛酸酯中的一种。
所述聚合物为有机硅类、聚氨酯类、聚硫橡胶类、丙烯酸酯类、丁基橡胶类、沥青、油性嵌缝胶类中的至少一种。
所述增塑剂为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油和甲基苯基硅油中的至少一种。
所述交联剂为乙烯基三丁酮肟基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷中的至少一种。
所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡、钛酸丙脂、钛酸丁酯中的一种。
所述增粘剂为水性增粘树脂、活性硅烷或硅氧烷中的一种。
一种硅藻土改性密封胶的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备改性硅藻土：先将硅藻土置于水解的的钛酸酯类偶联剂和硅烷偶联剂的混合溶液中，100℃搅拌15-30分钟后出料，100℃烘干后即制备成改性的硅藻土；
（2）将步骤（1）所得的改性的硅藻土置于密炼机机内70-90℃条件下搅拌预热干燥，除去水分后分批或者一次投入的10%的聚合物，搅拌60分钟后，130℃保温20分钟后出料；
（3）在常温常压下，将剩余90%的聚合物、步骤（2）所得原料投到真空搅拌机，真空搅拌机温度为90-120℃，真空度为0.06-0.1MPa，脱水共混30-100分钟，冷却得到基料；
（4）将基料投到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，再将增塑剂、交联剂、催化剂和增粘剂依次加入到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，搅拌机真空度为0.06-0.1MPa，密闭共混30-100分钟，制得成品。
首先采用10%的聚合物同改性的硅藻土共混，较低的共混温度和密炼机使的混合体系中形成较大的剪切力，有利于硅藻土在聚合物体系中的分散；130℃保温20分钟后有利于硅藻土同聚合物间三维成键，改善玻璃胶的力学特性。
本发明的实施例1：硅藻土颗粒大小为800目，松散密度60m2/g，孔隙率在85%，二氧化硅含量 90%，采用450℃煅烧硅藻土1.5h，并于0.5g/L的盐酸浸泡1h，浸泡过程搅拌，浸泡液温度为60℃，多次清洗后采用压滤分离出高品质的硅藻土。
将50份硅藻土置于水解的1份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基) 钛酸酯和1份甲基二乙氧基乙二胺丙基硅烷的混合溶液中，100℃搅拌约20分钟后出料，100℃烘干后即制备成改性的硅藻土；再将所得硅藻土置于密炼机机内90℃条件下搅拌预热干燥，除去水分后分批或者一次投入的10份的丁基橡胶类聚合物，搅拌约60分钟，130℃保温20分钟后出料；其次在常温常压下，将剩余90份丁基橡胶类、改性硅藻土投到真空搅拌机，真空搅拌机温度120℃，真空度为0.08MPa，脱水共混60分钟，冷却得到基料；最后将基料投到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，再将5份甲基苯基硅油、5份乙烯基三甲氧基硅烷、5份钛酸丁酯和5份硅氧烷依次加入到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，搅拌机真空度为0.09MPa，密闭共混80分钟，制得成品。
本发明的实施例2：硅藻土颗粒大小为2000目，松散密度60m2/g，孔隙率在85%，二氧化硅含量 90%，采用450℃煅烧硅藻土1.5h，并于0.5g/L的盐酸浸泡1h，浸泡过程搅拌，浸泡液温度为60℃，多次清洗后采用压滤分离出高品质的硅藻土。
将10份硅藻土置于水解的1份异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯和1份γ- 氯丙基三乙氧基硅烷的混合溶液中，100℃搅拌约20分钟后出料，100℃烘干后即制备成改性的硅藻土；再将所得硅藻土置于密炼机机内80℃条件下搅拌预热干燥，除去水分后分批或者一次投入的8份的聚硫橡胶类聚合物，搅拌约60分钟，130℃保温20分钟后出料；接下来在常温常压下，将剩余的72份聚氨酯类聚合物、改性硅藻土投到真空搅拌机，真空搅拌机温度110℃，真空度为0.06MPa，脱水共混100分钟，冷却得到基料；最后将基料投到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，再将0.5份甲基硅油1份、乙烯基三丁酮肟基硅烷、1份二丁基二月桂酸锡和1份水性增粘树脂依次加入到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，搅拌机真空度为0.06MPa，密闭共混10分钟，制得成品。
本发明的实施例3：硅藻土颗粒大小为1000目，松散密度60m2/g，孔隙率在85%，二氧化硅含量 90%，采用450℃煅烧硅藻土1.5h，并于0.5g/L的盐酸浸泡1h，浸泡过程搅拌，浸泡液温度为60℃，多次清洗后采用压滤分离出高品质的硅藻土。
将30份硅藻土置于水解的2份单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯和2份γ- (2,3- 环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷的混合溶液中，100℃搅拌约20分钟后出料，100℃烘干后即制备成改性的硅藻土；再将所得硅藻土置于密炼机机内70℃条件下搅拌预热干燥，除去水分后分批或者一次投入的9份的聚硫橡胶类聚合物，搅拌约60分钟，130℃保温20分钟后出料；其次在常温常压下，将剩余81份的聚硫橡胶类聚合物、改性硅藻土投到真空搅拌机，真空搅拌机温度90℃，真空度为0.1MPa，脱水共混30分钟，冷却得到基料；最后将基料投到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，再将2份苯基硅油、2份甲基三甲氧基硅烷、2份辛酸亚锡和2份活性硅烷依次加入到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，搅拌机真空度为0.1MPa，密闭共混100分钟，制得成品。
Claims (10)
1.一种硅藻土改性密封胶，其特征在于：所述硅藻土改性密封胶包含重量分数比构成的以下组分：聚合物80-100份、硅藻土10-50份、硅烷类偶联剂1-5份、钛酸酯类偶联剂1-4份、增塑剂0.5-5份、交联剂1-5份、催化剂1-10份和增粘剂1-8份。
2.根据权利要求1所述的硅藻土改性密封胶，其特征在于：所述硅藻土颗粒大小为800-2000目，松散密度≥40m2/g，孔隙率在≥65%，二氧化硅含量 ≥88%。
3.根据权利要求1所述的硅藻土改性密封胶，其特征在于：所述硅烷类偶联剂是γ- 氯丙基三乙氧基硅烷、γ- (2,3- 环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基二乙氧基乙二胺丙基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。
4.根据权利要求1所述的硅藻土改性密封胶，其特征在于：所述钛酸酯类偶联剂是异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯、磷酸型单烷氧基类钛酸酯和复合磷酸型单烷氧基类钛酸酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的硅藻土改性密封胶，其特征在于：所述聚合物为有机硅类、聚氨酯类、聚硫橡胶类、丙烯酸酯类、丁基橡胶类、沥青、油性嵌缝胶类中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的硅藻土改性密封胶，其特征在于：所述增塑剂为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油和甲基苯基硅油中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的硅藻土改性密封胶，其特征在于：所述交联剂为乙烯基三丁酮肟基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的硅藻土改性密封胶，其特征在于：所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡、钛酸丙脂、钛酸丁酯中的一种。
9.根据权利要求1所述的硅藻土改性密封胶，其特征在于：所述增粘剂为水性增粘树脂、活性硅烷或硅氧烷中的一种。
10.权利要求1所述的硅藻土改性密封胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备改性硅藻土：先将硅藻土置于水解的的钛酸酯类偶联剂和硅烷偶联剂的混合溶液中，100℃搅拌15-30分钟后出料，100℃烘干后即制备成改性的硅藻土；
（2）将步骤（1）所得的改性的硅藻土置于密炼机机内70-90℃条件下搅拌预热干燥，除去水分后分批或者一次投入的10%的聚合物，搅拌60分钟，130℃保温20分钟后出料；
（3）在常温常压下，将剩余90%的聚合物、步骤（2）所得原料投到真空搅拌机，真空搅拌机温度为90-120℃，真空度为0.06-0.1MPa，脱水共混30-100分钟，冷却得到基料；
（4）将基料投到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，再将增塑剂、交联剂、催化剂和增粘剂依次加入到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，搅拌机真空度为0.06-0.1MPa，密闭共混30-100分钟，制得成品。
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