CN109251721A - 密封胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种密封胶的制备方法，将二甲基硅油和阻燃剂按一定比例在真空条件下脱水捏合1～2小时，得预处理料；将α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷和碳酸钙按一定比例在真空条件下脱水捏合1～2小时，加入预处理料，在真空条件下脱水捏合1～2小时，得基料；将基料在真空条件下脱泡，加入交联剂，在真空条件下混合均匀，加入偶联剂和催化剂，在真空条件下混合均匀，得密封胶。上述方法制备的密封胶阻燃等级高、烟少、储存稳定性好、易于施工且具有优异的力学性能。

Description

密封胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种密封胶及其制备方法。

背景技术

近年来，随着国民经济的快速发展，城市建设的速度也在不断加快，各种高层建筑、地下建筑和大型商业娱乐设施也越来越多，城市建筑现代化、建筑设计施工技术的进步、建筑装修档次质量的不断更新也带动建筑节能、防水、隔热、防火阻燃、隔音和舒适性等功能性要求不断提高。在此背景下，整个行业对建筑材料的要求也越来越高。

硅酮密封胶是由聚甲基硅氧烷与硅氧烷交联形成Si-O键立体网状结构的高分子化合物，其Si-O键键能高达425KJ/mol，远远大于C-C键能和C-O键能，因此稳定性好，具有很强的耐候性，再加上聚硅氧烷分子体积大，内聚能密度低，使其具有优异的耐粘污性、耐高低温性，高度的疏水性和良好的透气性等，能在-60℃6200℃范围内长期使用，此外其力学性能如拉伸强度、撕裂强度、伸长率、硬度等变化很小，因此硅酮密封胶被广泛用于建筑、电子、汽车等行业，尤其是建筑行业。随着建筑产业的飞速发展，硅酮密封胶也急速发展起来，其产量呈现指数性增长，应用场合也越来越多，要求也越来越严格。

火灾是危害人身安全的重大事故之一。在我国火灾发生率一直高居不下，尤其是高层建筑，一旦发生火灾就会造成不可估量的损失，因此，如何降低火灾发生率具有非常重要的意义。除了增强自身安全防火意识之外，加快新型阻燃材料的研究开发，推广应用各种建筑及建筑阻燃装饰材料也是降低火灾发生率的重要举措之一。大部分高层建筑外墙保温材料都要求具有较高等级的阻燃性，作为高层建筑密封用的硅酮密封胶同样要求具有较高等级的阻燃性，因此，硅酮密封胶阻燃性能的研发应用也越来越受到重视。

硅酮密封胶是目前建筑用内外装修材料中应用最为广泛的一种防水密封材料，和普通建筑硅酮密封胶相比，阻燃硅酮密封胶燃烧时具有低烟、燃烧热值低、火焰传播速度慢等特性，适用于防火门窗、幕墙工程以及其他建筑工程的阻燃密封。阻燃密封胶通常采用在生产过程中添加阻燃剂达到阻燃的目的，阻燃剂可分为卤系、有机磷系(包括卤磷系)、磷氮系(无卤膨胀型阻燃剂)、有机硅系及无机类的锑系、铝系、镁系等。在相当长的一段时间内，因为卤系阻燃剂含卤量高，有优异的稳定性，一直被广泛用于高分子阻燃材料中。然而人们对火灾现场深入研究后发现，采用卤系阻燃剂，其聚合物在燃烧过程中会产生大量烟雾，使人窒息死亡，其危害性比火灾本身影响更为严重。因此，人们不得不开始研发在燃烧过程中产生烟雾少、阻燃级别高的阻燃剂。无机碱式氢氧化物阻燃剂是一种广泛应用的阻燃剂，其燃烧室发烟少，无有害气体，但其本身阻燃效率并不高，需占密封胶总量的40％660％才能达到FV-0级的阻燃效果，严重降低了密封胶的各种性能如挤出性、下垂度、储存稳定性、断裂伸长率等性能，这在很大程度上制约了阻燃密封胶的进一步应用发展。

发明内容

基于此，有必要提供一种阻燃等级高、烟少、储存稳定性好且具有优异加工性能和力学性能的密封胶。

此外，本申请还提供一种上述密封胶的制备方法。

一种密封胶的制备方法，包括以下步骤：

提供如下质量份数的原料：100份的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、5615份的二甲基硅油、606100份的碳酸钙、606100份的阻燃剂、10620份的交联剂、162份的偶联剂和0.0160.1份的催化剂，所述阻燃剂为氮磷系阻燃剂与碱式氢氧化物的组合，所述交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷的组合；

将所述二甲基硅油和所述阻燃剂在真空条件下脱水捏合162小时，得预处理料；

将所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和所述碳酸钙和所述碳酸钙在真空条件下脱水捏合162小时，加入所述预处理料，在真空条件下脱水捏合162小时，得基料；

将所述基料在真空条件下脱泡，加入所述交联剂，在真空条件下混合，冷却，加入所述偶联剂和所述催化剂，在真空条件下混合，得所述密封胶。

在其中一个实施例中，所述真空条件的真空度为：-0.09MPa6-0.2MPa。

在其中一个实施例中，所述脱水捏合的温度为100℃6150℃。

在其中一个实施例中，所述阻燃剂中氮磷系阻燃剂与碱式氢氧化物的质量比为(0.562):1。

在其中一个实施例中，所述氮磷系阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐及聚磷酸三聚氰胺中的至少一种；所述碱式氢氧化物为氢氧化铝。

在其中一个实施例中，所述氮磷系阻燃剂为三聚氰胺，所述阻燃剂中三聚氰胺与氢氧化铝的质量比为1:1。

在其中一个实施例中，所述交联剂中甲基三丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷的质量比为(364):(465):(162)。

在其中一个实施例中，所述偶联剂选自γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述偶联剂选自二月硅酸二丁基锡、二丁基二醋酸锡及辛酸亚锡中的至少一种。

一种上述任一项所述的密封胶的制备方法制得的密封胶。

上述密封胶的制备方法，通过控制各原料的配比，并将氮磷系阻燃剂与碱式氢氧化物复配作为阻燃剂，将甲基三丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷合乙烯基三丁酮肟基硅烷复配，可有效提高密封胶的阻燃剂别、降低烟密度，且具有优异的力学性能和加工性能。再将各原料分批进行脱水捏合，可最大程度去除体系中各原料带来的水分等小分子物质，提高密封胶的储存稳定性。

上述方法制备的密封胶阻燃等级高、烟少、储存稳定性好且具有优异的加工性能和力学性能。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式的密封胶的制备方法，包括以下步骤：

S110、提供如下质量份数的原料：100份的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、5615份的二甲基硅油、606100份的碳酸钙、606100份的阻燃剂、10620份的交联剂、162份的偶联剂和0.0160.1份的催化剂。

其中，阻燃剂为氮磷系阻燃剂与碱式氢氧化物的组合。交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷和乙烯基三丁酮肟基的组合。

进一步地，阻燃剂中氮磷系阻燃剂与碱式氢氧化物的质量比为(0.562):1。

在本实施方式中，氮磷系阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐及聚磷酸三聚氰胺中的至少一种。

碱式氢氧化物为氢氧化铝。进一步的，碱式氢氧化物为600068000目的氢氧化铝。

进一步地，阻燃剂中三聚氰胺与氢氧化铝的质量比为1:1。

通过控制阻燃剂中氮磷阻燃剂与碱式氢氧化物的配比，可有效提高密封胶的阻燃等级，降低烟密度。

进一步地，交联剂中甲基三丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷的质量比为(364):(465):(162)。

通过控制交联剂中甲基三丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷的复配比例，可有效提高密封胶的加工性能和力学性能。

进一步的，偶联剂选自γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

进一步的，催化剂选自二月硅酸二丁基锡、二丁基二醋酸锡及辛酸亚锡中的至少一种。

上述密封胶的制备方法，通过控制各原料之间的配比，将氮磷系阻燃剂与碱式氢氧化物复配作为阻燃剂，将甲基三丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷复配作为交联剂，可有效提高密封胶的防火级别，降低烟密度，同时使该密封胶具有优异的力学性能和加工性能。

S120、将上述二甲基硅油和阻燃剂在真空条件下脱水捏合162小时，得预处理料。

其中，真空条件的真空度为：-0.09MPa6-0.2MPa。脱水捏合的温度为100℃6150℃。

具体的，将二甲基硅油和阻燃剂加入捏合共混机或高速分散机中，抽真空至-0.09MPa6-0.2MPa，脱水捏合搅拌162小时，得预处理料。

S130、将上述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和碳酸钙在真空条件下脱水捏合162小时，加入预处理料，在真空条件下脱水捏合162小时，得基料。

其中，碳酸钙为经表面处理的活性碳酸钙。α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为60006500000厘泊。

进一步地，真空条件的真空度为：-0.09MPa6-0.2MPa。脱水捏合的温度为100℃6150℃。

具体的，将上述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和碳酸钙加入捏合共混机或高速分散机中，抽真空至-0.09MPa6-0.2MPa，脱水捏合搅拌162小时，加入预处理料，抽真空至-0.09MPa6-0.2MPa，脱水捏合搅拌162小时，得基料。

进一步的，将上述基料研磨后密封备用。

S140、将上述基料在真空条件下脱泡，加入交联剂，在真空条件下混合均匀，加入偶联剂和催化剂，在真空条件下混合均匀，得密封胶。

进一步的，真空条件的真空度为：-0.09MPa6-0.2Mpa。

进一步的，步骤S140在室温条件下进行。

具体的，将上述基料加入搅拌机料缸中，抽真空至-0.09MPa6-0.2MPa，脱泡搅拌均匀，同时开启冷却水，通氮气解除真空，加入交联剂，在-0.09MPa6-0.2MPa混合均匀，加入偶联剂和催化剂在-0.09MPa6-0.2MPa混合，最后停冷却水，得密封胶。

其中，冷却水的温度为10℃630℃。

上述密封胶的制备方法，先将二甲基硅油和阻燃剂脱水捏合得预处理料，再将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和碳酸钙脱水捏合后和预处理料脱水捏合得基料，最后将交联剂、偶联剂和催化剂依次加入基料中混合均匀，可最大程度脱除体系中所含的水分等小分子物质，提高储存稳定性。

经上述方法制备的密封胶烟雾小、阻燃级别高、储存稳定性好，且具有优异的力学性能和加工性能。

以下为具体实施例。

实施例1

(1)将二甲基硅油12份和80份阻燃剂(40份三聚氰胺和40份8000目的氢氧化铝复配)投入捏合共混机，抽真空至-0.09MPa，脱水捏合搅拌1h，得预处理料。

(2)将80000厘泊α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份和碳酸钙80份加入投入捏合共混机，抽真空至-0.09MPa，脱水捏合搅拌1h，加入上述预处理料，抽真空至-0.09MPa，脱水捏合搅拌2h得基料，再将此基料投入三辊研磨机研磨后装桶密封备用。

(3)将上述所得基料投入到搅拌机料缸当中，在真空度为-0.09MPa的条件下脱泡搅拌均匀，同时开启冷却水，通氮气解除真空，加入交联剂15份(5.625份三丁酮肟基硅烷、7.5份苯基三丁酮肟基硅烷和1.875份乙烯基三丁酮肟基硅烷复配)，搅拌均匀，搅拌过程中保持真空度为-0.09MPa；之后相同条件下分别加入偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷1份和催化剂二月桂酸二丁基锡0.05份。最后停冷却水，搅拌完成后出料得储存稳定的防火型硅酮密封胶。

实施例2

(1)将二甲基硅油8份和阻燃剂60份(40份三聚氰胺氰尿酸盐和20份8000目的氢氧化铝复配)投入高速分散机，抽真空至-0.08MPa，脱水捏合搅拌2h，得预处理料。

(2)将500000厘泊α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份和碳酸钙60份投入高速分散机，抽真空至-0.08MPa，脱水捏合搅拌2h，加入上述预处理料，抽真空至-0.08MPa，脱水捏合搅拌1h，得基料，再将此基料投入三辊研磨机研磨后装桶密封备用。

(3)将上述所得基料投入到搅拌机料缸当中，在真空度为-0.09MPa的条件下脱泡搅拌均匀，同时开启冷却水，通氮气解除真空，加入交联剂10份(3份三丁酮肟基硅烷、5份苯基三丁酮肟基硅烷和2份乙烯基三丁酮肟基硅烷复配)，搅拌均匀，搅拌过程中保持真空度为-0.08MPa；之后相同条件下分别加入偶联剂γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2份和催化剂二丁基二醋酸锡0.1份。最后停冷却水，搅拌完成后出料得储存稳定的防火型硅酮密封胶。

实施例3

(1)将二甲基硅油15份和阻燃剂100份(34份聚磷酸三聚氰胺和66份6000目的氢氧化铝复配)投入捏合共混机抽真空至-0.2MPa，脱水捏合搅拌1h。后出料得预处理料。

(2)将6000厘泊α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份和碳酸钙100份投入捏合共混机抽真空至-0.2MPa，脱水捏合搅拌1h，加入上述预处理料，抽真空至-0.2MPa，脱水捏合搅拌2h，后出料得基料，再将此基料投入三辊研磨机研磨后装桶密封备用。

(3)将上述所得基料投入到搅拌机料缸当中，在真空度为-0.2MPa的条件下脱泡搅拌均匀，同时开启冷却水，通氮气解除真空，加入交联剂15份(6份三丁酮肟基硅烷、6份苯基三丁酮肟基硅烷和3份乙烯基三丁酮肟基硅烷复配)，搅拌均匀，搅拌过程中保持真空度为-0.2MPa；之后相同条件下分别加入偶联剂N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷2份和催化剂二月桂酸二丁基锡0.02份。最后停冷却水，搅拌完成后出料得储存稳定的防火型硅酮密封胶。

对比例1

(1)将6000厘泊α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油15份、碳酸钙100份、氢氧化铝100份依次按比例投入捏合共混机或者高速分散机，高温脱水捏合搅拌均匀，捏合搅拌同时抽真空至-0.09MPa，脱水捏合搅拌2h。后出料得基料，再将此基料投入三辊研磨机研磨后装桶密封备用。

(2)将上述所得基料投入到搅拌机料缸当中，在真空度为-0.09MPa的条件下脱泡搅拌均匀，同时开启冷却水。

(3)通氮气解除真空，加入交联剂乙烯基三丁酮肟基硅烷15份，搅拌均匀，搅拌过程中保持真空度为-0.09MPa；之后相同条件下分别加入偶联剂N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷2份和催化剂二月桂酸二丁基锡0.02份。最后停冷却水，搅拌完成后出料得普通阻燃硅酮密封胶。

对比例2

(1)将500000厘泊α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油8份、碳酸钙60份、阻燃剂60份(40份三聚氰胺氰尿酸盐和20份8000目的氢氧化铝复配)依次按比例投入捏合共混机或者高速分散机，高温脱水捏合搅拌均匀，捏合搅拌同时抽真空至-0.09MPa，脱水捏合搅拌3h。后出料得基料，再将此基料投入三辊研磨机研磨后装桶密封备用。

(2)将上述所得基料投入到搅拌机料缸当中，在真空度为-0.09MPa的条件下脱泡搅拌均匀，同时开启冷却水。

(3)通氮气解除真空，加入交联剂甲基三丁酮肟基硅烷10份，搅拌均匀，搅拌过程中保持真空度为-0.09MPa；之后相同条件下分别加入偶联剂γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2份和催化剂二丁基二醋酸锡0.1份。最后停冷却水，搅拌完成后出料得普通阻燃硅酮密封胶。

将实施例163和对比例162制备的密封胶依据GB/T 2408-1996测试其燃烧等级，测试结果见表1。

表1

样品	燃烧等级	防火级别
			实施例1	V0	优
实施例2	V0	优
			实施例3	V0	优
对比例1	V2	差
			对比例2	V1	良

由表1可以看出，采用本申请的方法制备的密封胶燃烧等级均为V0，防火级别优等。

将实施例163和对比例162制备的密封胶依据GB/T 8627-1999测试其烟密度，测试结果见表2。

表2

样品	烟密度等级(SDR)	级别
			实施例1	66.41	优
实施例2	56.23	优
			实施例3	54.35	优
对比例1	125.15	差
			对比例2	98.21	良

由表2可以看出，采用本申请的方法制备的密封胶烟密度均小于72，属于优等。

将实施例163和对比例162制备的密封胶依据GB/T 14683-2003测试其储存稳定性，测试结果见表3。

表3

由表3可以看出，采用本申请的方法制备的密封胶具有更好的储存稳定性，而对比例1和2制备的密封胶储存9个月后性能严重下降，甚至出现结构化。

综合上述表16表3的数据可以看出，经本申请的方法制备的密封胶烟雾小、阻燃级别高、储存稳定性好，且具有优异的力学性能和加工性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种密封胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供如下质量份数的原料：100份的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、5～15份的二甲基硅油、60～100份的碳酸钙、60～100份的阻燃剂、10～20份的交联剂、1～2份的偶联剂和0.01～0.1份的催化剂，所述阻燃剂为氮磷系阻燃剂与碱式氢氧化物的组合，所述交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷的组合；

将所述二甲基硅油和所述阻燃剂在真空条件下脱水捏合1～2小时，得预处理料；

将所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和所述碳酸钙在真空条件下脱水捏合1～2小时，加入所述预处理料，继续在真空条件下脱水捏合1～2小时，得基料；

将所述基料在真空条件下脱泡，加入所述交联剂，在真空条件下混合均匀，加入所述偶联剂和所述催化剂，在真空条件下混合均匀，得所述密封胶。

2.根据权利要求1所述的密封胶的制备方法，其特征在于，所述真空条件的真空度为：-0.09MPa～-0.2MPa。

3.根据权利要求1所述的密封胶的制备方法，其特征在于，所述脱水捏合的温度为100℃～150℃。

4.根据权利要求1～3任一项所述的密封胶的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂中氮磷系阻燃剂与碱式氢氧化物的质量比为(0.5～2):1。

5.根据权利要求4所述的密封胶的制备方法，其特征在于，所述氮磷系阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐及聚磷酸三聚氰胺中的至少一种；所述碱式氢氧化物为氢氧化铝。

6.根据权利要求5所述的密封胶的制备方法，其特征在于，所述氮磷系阻燃剂为三聚氰胺，所述阻燃剂中三聚氰胺与氢氧化铝的质量比为1:1。

7.根据权利要求1～3任一项所述的密封胶的制备方法，其特征在于，所述交联剂中甲基三丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷的质量比为(3～4):(4～5):(1～2)。

8.根据权利要求1～3任一项所述的密封胶的制备方法，其特征在于，所述偶联剂选自γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

9.根据权利要求1～3任一项所述的密封胶的制备方法，其特征在于，所述催化剂选自二月硅酸二丁基锡、二丁基二醋酸锡及辛酸亚锡中的至少一种。

10.一种权利要求1～9任一项所述的密封胶的制备方法制得的密封胶。