CN108728031A - 一种低模量硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种低模量硅烷改性聚醚密封胶，其原料组分包括硅烷封端羟基硅油、硅烷改性聚醚树脂、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、增塑剂、触变剂、偶联剂、除水剂和催化剂。本申请还涉及一种制备如上所述的低模量硅烷改性聚醚密封胶的方法。本申请的有益效果在于使用有机硅改性硅烷改性聚醚，获得本申请的产品性能耐候性更好，弹性回复率更高；本申请制备工艺简单，易于操作，在施工时候也便捷。

Description

一种低模量硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法

技术领域

本申请涉及密封胶技术领域，具体来说，本申请涉及一种低模量硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法。

背景技术

随着国家倡导节能环保，绿色建筑的发展，装配式建筑的发展趋势势不可挡。具体来说，装配式建筑比传统混凝土建筑的现场垃圾量可以减少80％左右，材料耗损可以减少近60％，建造人员可减少约90％，建筑周期可缩短大概70％。而装配式建筑横纵接缝需要密封胶来进行粘接及密封，所以与之配套的装配式外墙接缝板缝用密封胶需求量也将呈上升趋势。

装配式建筑对密封胶耐位移、弹性回复率及耐候性要求较高，而硅酮类密封胶的分子链由Si-O键构成，其键能大于紫外线的能量，所以硅酮类密封胶有较好的耐候性；而硅烷改性聚醚密封胶由于主链为聚醚，耐候性略微差。因此，使用低模量硅烷改性聚醚密封胶的制备方法可以提高建筑密封胶的耐候性和弹性回复率。

为此，本领域迫切需要开发一种有机硅改性硅烷改性聚醚低模量建筑密封胶。

发明内容

本申请之目的在于提供一种装配式建筑用有机硅改性的低模量硅烷改性聚醚密封胶，从而解决上述现有技术中的技术问题。

本申请之目的还在于提供一种装配式建筑用有机硅改性的低模量硅烷改性聚醚密封胶的方法。所述方法包括混合硅烷封端羟基硅油、硅烷改性聚醚树脂、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、增塑剂、触变剂，得到第一混合物；在100-150℃的温度下，对所述第一混合物进行真空处理，得到经过真空处理的第一混合物；和向所述经过真空处理的第一混合物中添加偶联剂、除水剂、催化剂、助催化剂，搅拌均匀后脱泡出胶，得到所述低模量硅烷改性聚醚密封胶。在本文所述的方法中，使用有机硅对硅烷改性聚醚改性来配制密封胶，可以制备耐候性好，弹性回复率好的装配式建筑用硅烷改性聚醚密封胶。

为了实现上述目的，本申请提供下述技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种低模量硅烷改性聚醚密封胶，其原料组分包括硅烷封端羟基硅油、硅烷改性聚醚树脂、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、增塑剂、触变剂、偶联剂、除水剂和催化剂。

在第一方面的一种实施方式中，所述硅烷封端羟基硅油由二异氰酸酯、含二羟基的聚二烷基硅烷和含氨基的烷氧基硅烷制成，且NCO基团的摩尔含量小于0.006％。

在第一方面的另一种实施方式中，所述聚酰胺蜡包括聚酰胺蜡SL。在一种具体实施方式中，聚酰胺蜡SL采购自阿科马有限公司。

在第一方面的另一种实施方式中，所述光稳定剂包括丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯和聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}中的一种或多种。

在第一方面的另一种实施方式中，所述硅烷改性聚醚树脂性能参数为粘度：15000mpa.s-20000mpa.s，锥板粘度仪，25℃。在一种具体实施方式中，所述硅烷改性聚醚树脂采自上海东大化学S126。

在第一方面的另一种实施方式中，所述偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷。在一种具体实施方式中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷采购自迈图高新材料有限公司。

在第一方面的另一种实施方式中，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二异壬酯。

在第一方面的另一种实施方式中，以质量百分比计，所述硅烷改性聚醚密封胶的原料包括如下成分：

在第二方面中，本申请提供一种制备低模量硅烷改性聚醚密封胶的方法，所述方法包括下述步骤：

S1：混合硅烷封端羟基硅油、硅烷改性聚醚树脂、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、增塑剂、触变剂，得到第一混合物；

S2：在100-150℃的温度下，对所述第一混合物进行真空处理，得到经过真空处理的第一混合物；和

S3：降温后向所述经过真空处理的第一混合物中添加偶联剂、除水剂和催化剂，搅拌均匀后脱泡出胶，得到所述低模量硅烷改性聚醚密封胶；

其中所述触变剂包括聚酰胺蜡；以及

其中在步骤S1之后且在步骤S2之前，向所述第一混合物中加入光稳定剂。

在第二方面的一种实施方式中，所述方法还包括在步骤S2之后且在步骤S3之前，第一混合物的温度降低到30-60℃，并停止真空处理。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于使用有机硅改性硅烷改性聚醚，获得本申请的产品性能耐候性更好，弹性回复率更高；本申请制备工艺简单，易于操作，在施工时候也便捷。

具体实施方式

除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，否则本申请中所有的份数和百分比都基于重量，且所用的测试和表征方法都是与本申请的提交日期同步的。在适用的情况下，本申请中涉及的任何专利、专利申请或公开的内容全部结合于此作为参考，且其等价的同族专利也引入作为参考，特别这些文献所披露的关于本领域中的合成技术、产物和加工设计、聚合物、共聚单体、引发剂或催化剂等的定义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。

本申请中的数字范围是近似值，因此除非另有说明，否则其可包括范围以外的数值。数值范围包括以1个单位增加的从下限值到上限值的所有数值，条件是在任意较低值与任意较高值之间存在至少2个单位的间隔。例如，如果记载组分、物理或其它性质(如分子量，熔体指数等)是100至1000，意味着明确列举了所有的单个数值，例如100，101,102等，以及所有的子范围，例如100到166,155到170,198到200等。对于包含小于1的数值或者包含大于1的分数(例如1.1，1.5等)的范围，则适当地将1个单位看作0.0001，0.001，0.01或者0.1。对于包含小于10(例如1到5)的个位数的范围，通常将1个单位看作0.1.这些仅仅是想要表达的内容的具体示例，并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能的组合都被认为清楚记载在本申请中。本申请内的数值范围尤其提供了各种共聚单体在丙烯酸酯共聚物中的含量，各种组分在光刻胶组合物中的含量，合成丙烯酸酯时的温度，以及这些组分的各种特征和性质。

关于化学化合物使用时，除非明确地说明，否则单数包括所有的异构形式，反之亦然(例如，“己烷”单独地或共同地包括己烷的全部异构体)。另外，除非明确地说明，否则用“一个”，“一种”或“该”形容的名词也包括其复数形式。

术语“包含”，“包括”，“具有”以及它们的派生词不排除任何其它的组分、步骤或过程的存在，且与这些其它的组分、步骤或过程是否在本申请中披露无关。为消除任何疑问，除非明确说明，否则本申请中所有使用术语“包含”，“包括”，或“具有”的组合物可以包含任何附加的添加剂、辅料或化合物。相反，除了对操作性能所必要的那些，术语“基本上由……组成”将任何其他组分、步骤或过程排除在任何该术语下文叙述的范围之外。术语“由……组成”不包括未具体描述或列出的任何组分、步骤或过程。除非明确说明，否则术语“或”指列出的单独成员或其任何组合。

术语“低模量”指根据GB/T528-2009-《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》的规定试验时，密封胶的拉伸强度小于或等于2.0MPa。

在第一方面中，本申请提供一种制备装配式建筑用硅烷改性聚醚密封胶的方法，所述方法可包括下述步骤：

S1：混合硅烷封端羟基硅油、硅烷改性聚醚树脂、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、增塑剂、触变剂，得到第一混合物；

S2：在100-150℃的温度下，对所述第一混合物进行真空处理，得到经过真空处理的第一混合物；和

S3：向所述经过真空处理的第一混合物中添加偶联剂、除水剂、催化剂和助催化剂，搅拌均匀后脱泡出胶，得到所述低模量硅烷改性聚醚密封胶；

其中所述触变剂包括聚酰胺蜡SL；以及

其中在步骤S1之后且在步骤S2之前，向所述第一混合物中加入光稳定剂。

在第二方面中，本申请提供一种通过如第一方面所述的制备装配式建筑用硅烷改性聚醚密封胶的方法所制备的低模量硅烷改性聚醚密封胶。

在一种具体实施方式中，本申请实际所要解决的技术问题是克服了现有技术中硅烷改性聚醚密封胶耐候性较差，弹性回复率难以达到提高的缺陷，提供了一种低模量硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法、应用。该方法使用有机硅来改性硅烷改性聚醚，且力学性能及粘接性能优良，可装配式建筑等一般密封和胶粘的场合。

在一种具体实施方式中，本申请提供了一种硅烷改性聚醚密封胶的制备方法，其包括下述步骤：将硅烷改性聚醚树脂、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、增塑剂、触变剂，混合，抽真空，在偶联剂、除水剂、催化剂和住催化剂作用下，脱泡；所述的增塑剂为DINP(邻苯二甲酸二异壬酯)。

在一种具体实施方式中，所述的硅烷改性聚醚树脂可为本领域的常规树脂。在一种实施方式中，所述硅烷改性聚醚树脂优选为性能参数为粘度：15000mpa.s-20000mpa.s，锥板粘度仪，25℃的硅烷改性聚醚树脂。在另一种实施方式中，所述硅烷改性聚醚树脂优选为性能参数为粘度：15000mpa.s-18000mpa.s，锥板粘度仪，25℃的硅烷改性聚醚树脂。所述的硅烷改性聚醚树脂的用量可为本领域进行此类反应的常规用量，只要不影响反应进行，即可，其占原料总量的质量百分比优选为10-35％，更优选为15％-30％，例如：20％、25％。本申请的硅烷改性树脂采购自上海东大化学有限公司。

在一种具体实施方式中，所述的硅烷封端羟基硅油为上海东大化学自制。合成方法如下：1在氮气保护并高速搅拌的反应釜中加入异佛尔酮二异氰酸酯IPDI和a-w-二羟基聚二甲基硅烷，两者的摩尔比为2：1，催化剂为二月硅酸二丁基锡，添加量占总体质量的0，03％，在70-80℃反应3h。然后加入N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷与a-w-二羟基聚二甲基硅烷摩尔比为1：1，在50-70℃反应1h，直至测试NCO摩尔含量小于0.006％制备得到硅烷封端硅油。

所述的硅烷封端羟基硅油的用量可为本领域进行此类反应的常规用量，只要不影响反应进行，即可，其占原料总量的质量百分比优选为5-20％，更优选为10％-15％，例如：12％、14％。

在一种具体实施方式中，所述的聚酰胺蜡，优选SL。所述的触变剂的用量可比本领域进行此类反应的常规用量更少可节省成本，只要不影响反应进行，即可，其占原料总量的质量百分比优选为0.5-2％，例如：0.5％、1％或2％。

在一种具体实施方式中，所述的偶联剂可为本领域的常规偶联剂，优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷，更优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷。所述的偶联剂的用量可为本领域进行此类反应的常规用量，只要不影响反应进行，即可，其占原料总量的质量百分比优选为0.5-3％，例如：0.5％、2％或3％。

在一种具体实施方式中，所述的重质碳酸钙简称为重钙，是由天然碳酸盐矿物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成，是常用的粉状无机填料，具有化学纯度高、惰性大、不易化学反应、热稳定性好、在400℃以下不会分解、白度高、吸油率低、折光率低、质软、干燥、不含结晶水、硬度低磨耗值小、无毒、无味、无臭、分散性好等优点。所述的重钙的用量可为本领域进行此类反应的常规用量，只要不影响反应进行，即可，其占原料总量的质量百分比优选为5-20％，更优选为14-19％，例如：13.8％、25％或19％。本申请的重钙采购自江西奥特精细粉体有限公司，牌号：DZ-1250。

在一种具体实施方式中，所述的轻质碳酸钙简称为轻钙，是通过人工合成制的，其粒度比重质碳酸钙小，吸油量比重质碳酸钙大，价格比重质碳酸钙高。所述的轻钙的用量可为本领域进行此类反应的常规用量，只要不影响反应进行，即可，其占原料总量的质量百分比优选为10-40％，更优选为15％-35％，例如：21.5％、25％或35％。本申请的轻钙采购自江西奥特精细粉体有限公司牌号：DZ-1290。

在一种具体实施方式中，所述的增塑剂DINP的用量可为本领域进行此类反应的常规用量，只要不影响反应进行，即可，其占原料总量的质量百分比优选为20-40％，更优选为20-30％。

在一种具体实施方式中，所述的催化剂优选有机锡化合物，更优选二月硅酸二丁基锡。所述的催化剂占原料总量的质量百分比优选为0.1-1.0％，更优选为0.2％-0.5％，例如：0.3％或0.2％。

在一种具体实施方式中，所述的助催化剂优选胺类催化剂，更优选季胺碱。所述的助催化剂占原料总量的质量百分比优选为0.02-0.06％，更优选为0.03％-0.05％，例如：0.03％或0.04％。

在一种具体实施方式中，所述的制备方法还可进一步包括加入光稳定剂。所述的光稳定剂可为本领域的常规光稳定剂，优选光稳定剂丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯和聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}(光稳定剂944)中的一种或多种，更优选聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}。所述的光稳定剂的用量可为本领域进行此类反应的常规用量，只要不影响反应进行，即可，其占原料总量的质量百分比优选为0.1-0.2％，更优选为0.1％-0.13％，例如：0.1％或0.13％。

在一种具体实施方式中，所述的混合可为本领域各种物料的常规混合，本申请优选将重质碳酸钙、轻质碳酸钙、硅烷改性聚醚树脂、增塑剂和触变剂投入料缸，搅拌均匀。所述的搅拌可为本领域的常规搅拌。较佳地，以搅拌至分散均匀，物料中没有颗粒为准。所述的搅拌优选为在双行星式搅拌机上进行。

在一种具体实施方式中，所述的抽真空可按本领域的常规方式进行，优选在100-150℃下抽真空，更优选为在100-130℃下抽真空。所述的抽真空的时间可为常规时间，例如：1-3小时。

在一种具体实施方式中，优选的硅烷改性聚醚密封胶的制备方法包括下列步骤：将轻钙、重钙、硅烷改性聚醚树脂、硅烷封端羟基硅油、增塑剂和触变剂投入料缸，搅拌均匀；加入光稳定剂，高速搅拌至分散均匀，物料中没有颗粒；100-150℃下抽真空，降温后加入催化剂，搅拌出胶。较佳地，在所述的抽真空和所述的加入偶联剂、除水剂、催化剂和助催化剂之间还可包括降温，停止真空。

在一种具体实施方式中，以质量百分比计，所述硅烷改性聚醚密封胶的原料较佳地包括如下成分：

在一较佳实施方式中，所述硅烷改性聚醚密封胶的原料包括如下成分：

在另一较佳实施方式中，所述硅烷改性聚醚密封胶的原料包括如下成分：

本申请还提供了一种由上述制备方法制得的硅烷改性聚醚密封胶。

本申请还提供了上述硅烷改性聚醚密封胶在装配式建筑上的应用。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本申请各较佳实例。

本申请所用试剂和原料均市售可得。

实施例

下面将结合本申请的实施例，对本申请的技术方案进行清楚和完整的描述。如无特别说明，所用的试剂和原材料都可通过商业途径购买。

一种硅烷改性聚醚密封胶的制备方法，该方法步骤如下：

(1)备料：按照硅烷改性聚醚密封胶的质量百分比组成备料；

(2)使用双行星式搅拌机进行混合生产：将轻钙、重钙、硅烷封端羟基硅油、硅烷改性聚醚树脂、触变剂、增塑剂投入料缸，搅拌均匀；在100-150℃的温度下，进行真空处理；

(3)降温至30-60℃，停止真空；

(4)加入偶联剂、光稳定剂、除水剂、催化剂和助催化剂，高速搅拌至分散均匀，物料中没有颗粒；

(5)搅拌均匀后脱泡出胶，得到所述环保型硅烷改性聚醚密封胶。

硅烷改性聚醚密封胶，该密封胶包括如下质量百分比成分：

表1.实施例1-3和对比例1-3中各原料组分及质量分数

其中：硅烷改性聚醚树脂的性能参数为：粘度：15000mpa.s-20000mpa.s，锥板粘度仪，25℃；

增塑剂为DINP；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；

重钙为江西奥特精细粉体有限公司，牌号：DZ-1250。

轻钙为江西奥特精细粉体有限公司牌号：DZ-1290。

季胺碱为氢氧化四甲铵(CH₃)₄NOH。

除水剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。

效果数据的测试：

其中，表干时间，根据GB/T13477.5-2002《建筑密封材料试验方法第5部分：表干时间的测定》的规定来测定；

拉伸强度、100％定伸强度和拉断伸长率，按GB/T528-2009-《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》的规定试验；

硬度，按GBT 531.1-2008-《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第一部分：邵氏硬度计法(邵氏硬度)》的规定试验；硬度，由邵A硬度仪LX-A测试，该仪器采购自方圆试验仪器有限公司。

撕裂强度，按GBT 529—1991-《硫化橡胶撕裂强度的测定》的规定试验；

耐候性测试，按密封胶哑铃状在80℃，80％湿度条件下拉伸强度保持率试验；

100％定伸强度，拉伸强度，断裂伸长率，撕裂强度由电子万能拉力机WDW-300来进行测试得出，该仪器采购自济南华兴试验设备有限公司；

表2.各实施例的效果数据

从表2可以看出，实施例中的效果较对比例在弹性回复率得到了较大的提升且模量得到了降低。

表3.各实施例的耐候性数据

从表3可以看出，实施例与对比例相比拉伸强度保持率更好，实施例的耐候性更好。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (10)

1.一种低模量硅烷改性聚醚密封胶，其原料组分包括硅烷封端羟基硅油、硅烷改性聚醚树脂、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、增塑剂、触变剂、偶联剂、除水剂和催化剂。

2.如权利要求1所述的低模量硅烷改性聚醚密封胶，其特征在于，所述硅烷封端羟基硅油由二异氰酸酯、含二羟基的聚二烷基硅烷和含氨基的烷氧基硅烷制成，且NCO基团的摩尔含量小于0.006％。

3.如权利要求1所述的低模量硅烷改性聚醚密封胶，其特征在于，所述聚酰胺蜡包括聚酰胺蜡SL。

4.如权利要求1所述的低模量硅烷改性聚醚密封胶，其特征在于，所述光稳定剂包括丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯和聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的低模量硅烷改性聚醚密封胶，其特征在于，所述硅烷改性聚醚树脂性能参数为粘度：15000mpa.s-20000mpa.s，锥板粘度仪，25℃。

6.如权利要求1所述的低模量硅烷改性聚醚密封胶，其特征在于，所述偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷。

7.如权利要求1所述的低模量硅烷改性聚醚密封胶，其特征在于，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二异壬酯。

8.如权利要求1所述的低模量硅烷改性聚醚密封胶，其特征在于，以质量百分比计，所述硅烷改性聚醚密封胶的原料包括如下成分：

9.一种制备低模量硅烷改性聚醚密封胶的方法，所述方法包括下述步骤：

S1：混合硅烷封端羟基硅油、硅烷改性聚醚树脂、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、增塑剂、触变剂，得到第一混合物；

S2：在100-150℃的温度下，对所述第一混合物进行真空处理，得到经过真空处理的第一混合物；和

S3：降温后向所述经过真空处理的第一混合物中添加偶联剂、除水剂和催化剂，搅拌均匀后脱泡出胶，得到所述低模量硅烷改性聚醚密封胶；

其中所述触变剂包括聚酰胺蜡；以及

其中在步骤S1之后且在步骤S2之前，向所述第一混合物中加入光稳定剂。

10.如权利要求9所述的低模量硅烷改性聚醚密封胶，其特征在于，所述方法还包括在步骤S2之后且在步骤S3之前，第一混合物的温度降低到30-60℃，并停止真空处理。