一种耐热型硅烷改性聚醚密封胶
技术领域
本发明涉及建筑密封胶领域,更具体是一种耐热型硅烷改性聚醚密封胶。
背景技术
目前市场上最通用的三种密封胶为:聚硫型,硅酮型和聚氨酯型。聚硫型密封胶由于存在着低温固化慢,耐久性差等多种问题而日益被淘汰。聚氨酯密封胶的端基NCO基对湿气敏感,贮存稳定性差,同时固化速度易产生气孔且固化速度慢;硅酮密封胶不耐穿刺,胶层易油析。端硅烷基聚醚密封胶,也称MS胶,能够兼具聚氨酯型和硅酮型密封胶的优点,表现出优良的粘接性,且不含有毒物异氰酸酯,表现出良好的环境友善性;无溶剂,对人体十分友好,因而在近年来有着广阔的市场前景。
然而,由于硅烷改性聚醚密封胶的主链是聚醚,因此在耐热性能上有所欠缺。针对这一问题,中国专利CN101906246B公开了一种单组分耐热型硅烷改性密封胶,通过使用苯基三甲氧基硅烷,将苯基引入到硅烷改性聚醚的主链上,从而提高了硅烷改性聚醚的耐热性,但苯基三甲氧基硅烷的引入会导致硅烷改性聚醚整体上变脆,弹性性能下降,因此采用与适量的钛白粉或氧化钛进行复配,能够稍微改善这一缺点,但不能从根本上满足建筑用的性能要求。为此,本领域迫切需要开发一种耐热性好、耐水性好,耐重性好且具有高弹性的建筑用环保硅烷改性聚醚密封胶。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,原料包含硅烷改性聚醚、增塑剂、活性碳酸钙、催化剂和改性杯芳烃。
作为一种优选的技术方案,所述的一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,按照重量份计,原料包含:硅烷改性聚醚60-80份、增塑剂30-70份、活性碳酸钙60-85份、催化剂0.1-2份和改性杯芳烃5-20份。
作为一种优选的技术方案,所述硅烷改性聚醚是端基为三甲氧基或甲基二甲氧基甲硅烷基的聚氧化丙烯醚。
作为一种优选的技术方案,所述改性杯芳烃是杯[8]芳烃的衍生物。
作为一种优选的技术方案,所述杯[8]芳烃的衍生物的原料包含杯[8]芳烃和一氯甲烷。
作为一种优选的技术方案,所述杯[8]芳烃的衍生物的分子式为:
作为一种优选的技术方案,所述增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯其中一种或几种组合。
作为一种优选的技术方案,所述催化剂是二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、乙酰乙酸乙酯钛其中一种或多种组合。
作为一种优选的技术方案,所述一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,按照重量份计:还包括颜料0.5-5份、脱水剂1-1.5份、附着力促进剂1-10份、紫外吸收剂0.5-3份和光稳定剂0.5-2份。
作为一种优选的技术方案,所述脱水剂是乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲基硅烷、分子筛其中一种或多种组合。
作为一种优选的技术方案,所述颜料是钛白粉和炭黑,根据需要单独使用或组合使用。
作为一种优选的技术方案,所述附着力促进剂是氨基硅烷类化合物、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷其中一种或多种组合。
作为一种优选的技术方案,所述紫外吸收剂是水杨酸酯类吸收剂、苯酮类吸收剂、苯并三唑类吸收剂、取代丙烯腈类吸收剂、三嗪类吸收剂至少一种或多种组合。
作为一种优选的技术方案,所述光稳定剂是丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、二苯甲酮类光稳定剂其中一种或按需要组合。
作为一种优选的技术方案,所述催化剂是二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、乙酰乙酸乙酯钛其中一种或多种组合。
本发明的有益效果是:
本发明合成了一种单组分硅烷改性聚醚密封胶,不含异氰酸酯,环保,且可实现多种屋面和建筑基材的表面粘结;配方中采用了杯[8]芳烃的衍生物,提高了硅烷改性聚醚密封胶的耐热性能;由于杯[8]芳烃的衍生物具有较大的空腔,具有较佳的耐水性,因此能够满足高度防渗水的需求;同时,由于杯[8]芳烃的衍生物具有较大的空腔,硅烷改性聚醚的主链可以顺利的穿过杯[8]芳烃的空腔,固化后,杯[8]芳烃能够在网络结构中自由移动,因此在增强耐热性和耐水性的基础上,更是显著提升了硅烷改性密封胶的弹性,使的硅烷改性聚醚密封胶的耐重性极佳,房屋沉降,胶层不裂。
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。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。
下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述,并非对其保护范围的限制。
本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指,在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而,在相同的情况下或其他情况下,其他实施方案也可能是优选的。此外,对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用,也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
为了解决上述问题,本发明提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,原料包含硅烷改性聚醚、增塑剂、活性碳酸钙、催化剂和改性杯芳烃。
作为一种优选的技术方案,所述的一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,按照重量份计,原料包含:硅烷改性聚醚60-80份、增塑剂30-70份、活性碳酸钙60-85份、催化剂0.1-2份和改性杯芳烃5-20份。
在一些实施方式中,所述硅烷改性聚醚的重量份为60-80份、增塑剂的重量份是30-70份、活性碳酸钙的重量份是60-85份、催化剂的重量份是0.1-2份、改性杯芳烃的重量份是5-20份;优选的,所述的硅烷改性聚醚的重量份为65-75份、增塑剂的重量份是40-60份、活性碳酸钙的重量份是60-80份、催化剂的重量份是0.1-1.5份、改性杯芳烃的重量份是8-17份;进一步优选的,所述硅烷改性聚醚的重量份为70-75份、增塑剂的重量份是50-60份、活性碳酸钙的重量份是65-75份、催化剂的重量份是0.5-1.0份、改性杯芳烃的重量份是10-15份;更进一步优选的,述的硅烷改性聚醚的重量份为72份、增塑剂的重量份是55份、活性碳酸钙的重量份是72份、催化剂的重量份是0.7份、改性杯芳烃的重量份是12份。
本发明中所述的硅烷改性聚醚是端基为三甲氧基或甲基二甲氧基甲硅烷基的聚氧化丙烯醚;优选的,本发明中所述的硅烷改性聚醚是端基为三甲氧基的聚氧化丙烯醚。
本发明所采用的杯[8]芳烃的衍生物由杯[8]芳烃和一氯甲烷在氢氧化钠的条件下制备而得。杯[8]芳烃的CAS号为82452-93-5,一氯甲烷的CAS号为74-87-3,氢氧化钠的CAS号为1310-73-2。
优选的,所述的杯[8]芳烃的衍生物的制备方法如下:
在容器中加入杯[8]芳烃,水和氢氧化钠,加热,当温度达到75-80℃,缓慢向其中滴加一氯甲烷,滴加完毕后保持温度在80-90℃之间,水浴加热,搅拌2-3小时,停止,冷却,用饱和食盐水清洗,取有机层,加入无水氯化钙干燥得产品。其中使用的各组分的量视实际需要产品量决定。
活性碳酸钙的CAS号是471-34-1,本发明中所用活性碳酸钙从市场上购买所得。
在一些实施方式中,所述增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二异壬酯其中一种或几种组合;优选的,所述的增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异壬酯其中一种或两种组合;进一步优选的,所述的增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异壬酯按1:1组合。
在一些实施方式中,所述催化剂是二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡和乙酰乙酸乙酯钛其中一种或多种组合;优选的,所述的催化剂是二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡其中一种;进一步优选的,所述的催化剂是二月桂酸二丁基锡。
在一些实施方式中,所述一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,按照重量份计:还包括颜料0.5-5份、脱水剂1-1.5份、附着力促进剂1-10份、紫外吸收剂0.5-3份和光稳定剂0.5-2份。
在一些实施方式中,所述颜料是钛白粉或炭黑其中一种或组合,所述颜料的重量份为0.5-5份,所述脱水剂是乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲基硅烷、分子筛其中一种或多种组合,所述脱水剂的重量份为1-1.5份,所述附着力促进剂的重量份为1-10份,所述附着力促进剂是氨基硅烷类化合物、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷其中一种或多种组合,所述紫外吸收剂是水杨酸酯类吸收剂、苯酮类吸收剂、苯并三唑类吸收剂、取代丙烯腈类吸收剂、三嗪类吸收剂至少一种或多种组合,所述紫外吸收剂的重量份为0.5-3份,所述光稳定剂是丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物和二苯甲酮类光稳定剂其中一种或按需要组合,所述光稳定剂的重量份为0.5-2份。其中,所述丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物是丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇按物质的量1:2缩聚反应。
在一些实施方式中,优选的,所述颜料是钛白粉或炭黑其中一种或组合,所述颜料的重量份为1.5-3.5份,所述脱水剂是乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲基硅烷其中一种或多种组合,所述脱水剂的重量份为1.1-1.4份,所述附着力促进剂是氨基硅烷类化合物、γ-氨丙基三乙氧基硅烷其中一种或两种组合,所述附着力促进剂的重量份为3-7份,所述紫外吸收剂是水杨酸酯类吸收剂、苯酮类吸收剂、苯并三唑类吸收剂至少一种或多种组合,所述紫外吸收剂的重量份为1-2.5份,所述光稳定剂是丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、二苯甲酮类光稳定剂其中一种或组合,所述光稳定剂的重量份为1-1.5份。
在一些实施方式中,进一步优选的,所述颜料是钛白粉或炭黑其中一种或组合,所述颜料的重量份为2-3份,所述脱水剂是乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲基硅烷组合,所述脱水剂的重量份为1.2-1.4份,所述附着力促进剂是氨基硅烷类化合物,所述附着力促进剂的重量份为4-6份,所述紫外吸收剂是水杨酸酯类吸收剂,所述紫外吸收剂的重量份为1.5-2份,所述光稳定剂是二苯甲酮类光稳定剂,所述光稳定剂的重量份为1-1.2份。
在一些实施方式中,更进一步优选的,所述颜料是钛白粉或炭黑其中一种或组合,所述颜料的重量份为2.5份,所述脱水剂是乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲基硅烷按2:1组合,所述脱水剂的重量份为1.3份,所述附着力促进剂是氨基硅烷类化合物,所述附着力促进剂的重量份为5份,所述紫外吸收剂是水杨酸酯类吸收剂,所述紫外吸收剂的重量份为1.7份,所述光稳定剂是二苯甲酮类光稳定剂,所述光稳定剂的重量份为1.1份。
实施例
若无特定说明,产品均从市场购得。下面以具体的实施例来说明。
实施例1
实施例1提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,按照重量份计,包含如下组分:
其中邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异壬酯的组合物按重量份计的比例是1:1,乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲基硅烷按重量份计的比例是2:1。
实施例1提供了杯[8]芳烃衍生物的制备方法,具体如下:
在容器中加入杯[8]芳烃,水和氢氧化钠,加热,当温度达到75℃,以每秒1滴的速度缓慢向其中滴加一氯甲烷,滴加完毕后保持温度在80℃之间,水浴加热,搅拌2小时,停止,冷却,用饱和食盐水清洗,取有机层,加入无水氯化钙干燥得产品。
实施例1还提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,具体如下:
首先,准备好各组分原料,组成备料。使用双行星式搅拌机进行混合生产,将端基为甲基二甲氧基甲硅烷基的聚丙烯醚、氨基硅烷类化合物、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异壬酯的组合物、活性碳酸钙、乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲基硅烷的组合物投入料缸,搅拌均匀。接着,向其中加入二苯甲酮类光稳定剂、水杨酸酯类吸收剂、钛白粉和杯[8]芳烃衍生物,搅拌至分散均匀,物料中无颗粒。升温至110℃,抽真空2h,降温至室温50℃,停止抽真空,加入催化剂二月桂酸二丁基锡,搅拌均匀后出胶。
实施例2
实施例2提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,按照重量份计,包含如下组分:
其中邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异壬酯的组合物按重量份计的比例是1:1,乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲基硅烷按重量份计的比例是2:1。
实施例2还提供了一种杯[8]芳烃衍生物和一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,制备方法同实施例1。
实施例3
实施例3提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,按照重量份计,包含如下组分:
其中邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异壬酯的组合物按重量份计的比例是1:1,乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲基硅烷按重量份计的比例是2:1。
实施例3还提供了一种杯[8]芳烃衍生物和一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,制备方法同实施例1。
实施例4
实施例4提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,按照重量份计,包含如下组分:
其中邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异壬酯的组合物按重量份计的比例是1:1,乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲基硅烷按重量份计的比例是2:1。
实施例4还提供了一种杯[8]芳烃衍生物和一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,制备方法同实施例1。
实施例5
实施例5提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,按照重量份计,包含如下组分:
其中邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异壬酯的组合物按重量份计的比例是1:1,乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲基硅烷按重量份计的比例是2:1。
实施例5还提供了一种杯[8]芳烃衍生物和一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,制备方法同实施例1。
实施例6
实施例6提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,按照重量份计,包含如下组分:
其中邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异壬酯的组合物按重量份计的比例是1:1,乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲基硅烷按重量份计的比例是2:1。
实施例6还提供了一种杯[8]芳烃衍生物和一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,制备方法如下:
首先,准备好各组分原料,组成备料。使用双行星式搅拌机进行混合生产,将端基为三甲氧基的聚丙烯醚、氨基硅烷类化合物、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异壬酯的组合物、活性碳酸钙、乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲基硅烷的组合物投入料缸,搅拌均匀。接着,向其中加入二苯甲酮类光稳定剂、水杨酸酯类吸收剂、钛白粉和杯[8]芳烃衍生物,搅拌至分散均匀,物料中无颗粒。升温至110℃,抽真空2h,降温至室温50℃,停止抽真空,加入催化剂二月桂酸二丁基锡,搅拌均匀后出胶。
对比例1
对比例1提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,与实施例6不同之处在于,组分配方中不含有改性杯芳烃。
对比例1还提供了一种杯[8]芳烃衍生物和一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,其制备方法同实施例1。
对比例2
对比例2提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,与实施例6不同之处在于,组分配方中的杯[8]芳烃的衍生物被杯[4]芳烃所替代。
对比例2还提供了一种杯[8]芳烃衍生物和一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,其制备方法同实施例1。
对比例3
对比例3提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,与实施例6不同之处在于,组分配方中的杯[8]芳烃的衍生物被杯[4]芳烃的衍生物所替代。
对比例3还提供了一种杯[8]芳烃衍生物和一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,其制备方法同实施例1。
对比例4
对比例4提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,与实施例6不同之处在于,组分配方中的杯[8]芳烃的衍生物被杯[6]芳烃所替代。
对比例4还提供了一种杯[8]芳烃衍生物和一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,其制备方法同实施例1。
对比例5
对比例5提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,与实施例6不同之处在于,组分配方中的杯[8]芳烃的衍生物被杯[6]芳烃的衍生物所替代。
对比例5还提供了一种杯[8]芳烃衍生物和一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,其制备方法同实施例1。
对比例6
对比例6提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,与实施例6不同之处在于,组分配方中的杯[8]芳烃的衍生物被杯[8]芳烃所替代。
对比例6还提供了一种杯[8]芳烃衍生物和一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,其制备方法同实施例1。
对比例7
对比例7提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,与实施例6不同之处在于,组分配方中的硅烷改性聚醚的端基被三乙氧基所替代。
对比例7还提供了一种杯[8]芳烃衍生物和一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,其制备方法同实施例1。
对比例8
对比例8提供了一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,与实施例6不同之处在于,组分配方中的硅烷改性聚醚的端基被三丙氧基所替代。
对比例8还提供了一种杯[8]芳烃衍生物和一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶的制备方法,其制备方法同实施例1。
性能评价
对本发明中实施例和对比例提供的一种单组分耐热型硅烷改性聚醚密封胶,本发明中拉伸强度采用GB/T528-1998的标准测试方法来测,本发明中的断裂伸长率采用GB/T2567-2008的标准测试方法来测。其中测试温度为25℃。
表1性能测试表
|
拉伸强度/MPa |
断裂伸长率/% |
拉伸弹性模量/MPa |
实施例1 |
4.3 |
664 |
2.1 |
实施例2 |
5.3 |
895 |
2.6 |
实施例3 |
5.1 |
837 |
2.5 |
实施例4 |
4.6 |
767 |
2.3 |
实施例5 |
5.8 |
905 |
2.8 |
实施例6 |
6.5 |
966 |
2.9 |
对比例1 |
2.7 |
416 |
0.7 |
对比例2 |
2.9 |
462 |
0.9 |
对比例3 |
3 |
481 |
1.0 |
对比例4 |
3.3 |
607 |
1.7 |
对比例5 |
4.0 |
675 |
2.0 |
对比例6 |
3.1 |
505 |
1.2 |
对比例7 |
2.2 |
515 |
1.4 |
对比例8 |
3.6 |
617 |
1.9 |
将实施例6与对比例1相比,可以看出,没有改性杯芳烃存在时,硅烷改性聚醚密封胶的拉伸强度和断裂伸长率大大降低;将实施例6与对比例2和对比例3相比,可以看出,改性杯芳烃的存在显著增强了硅烷改性聚醚密封胶的弹性,杯[8]芳烃的衍生物的性能最好;将实施例4和实施例5分别与对比例4和对比例5相比,可以看出杯[8]芳烃的衍生物在增强硅烷改性聚醚密封胶的弹性上优于其他的改性杯芳烃。对比例5和对比例6的测试结果也体现出硅烷改性聚醚的端基对于硅烷改性聚醚密封胶的整体影响。
此外,将采用各实施例所得产品在暴露在30℃、60℃、90℃下5小时,再采用与上述相同的方法来测拉伸强度和断裂伸长率,拉伸强度测试结果见表2,断裂伸长率测试结果见表3。
表2不同温度下的拉伸强度
表3不同温度下的断裂伸长率
将样品放置在水中浸泡7天,室温25℃,取出后,擦干,测试拉伸强度和断裂伸长率,并通过拉伸强度和断裂伸长率的变化来判断耐水性能。耐水性能指标设定如下:
拉伸强度差值≤0.1,断裂伸长率≤5%,耐水性极好;
拉伸强度差值0.2-0.4,断裂伸长率5%-25%,耐水性较好;
拉伸强度差值0.5-0.7,断裂伸长率26%-40%,耐水性良好;
拉伸强度差值≥0.8,断裂伸长率31%-50%,耐水性一般。
表4耐水性能测试
最后指出,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。