CN109280532A - 一种具有可设计长施工期的聚硫密封剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于密封剂制造技术领域，涉及一种具有可设计长施工期的聚硫密封剂。在聚硫密封剂中分别加入基膏重量的0.2％～5％异氰酸酯，硫化膏重量的0.2％～5％促进剂，以调节聚硫密封剂的施工期。本发明提出一种具有可设计的长施工期的聚硫密封剂，其基膏中的异氰酸酯类物质不仅可以提升聚硫密封剂面对多种表面的粘接能力，还可有效地延缓聚硫密封剂硫化反应前期的粘度增长和反应速率，但对聚硫密封剂的后期硫化反应的抑制作用较小，使其在标准硫化期内仍能达到需求的交联程度和硬度，且不会降低聚硫密封剂的最终硫化程度。解决了长施工期聚硫密封剂的后硫化速率缓慢、标准硫化期下的拉伸强度及粘接性能较差的问题。
Description
技术领域
本发明属于密封剂制造技术领域，涉及一种具有可设计长施工期的聚硫密封剂。
技术背景
目前，聚硫密封剂广泛应用于航空航天、船舶、建筑等密封领域。聚硫密封剂的施工期是指密封剂可以进行施工的极限时间，是其重要的工艺性能指标。
针对不同的施工要求，聚硫密封剂可分为为A、B、C三种工艺类型，以C类聚硫密封剂为例，其施工期又称装配期，是指密封剂辊涂或刮涂后，仍具有装配、铆接、螺接所必需的可塑性的这段时间，而超过施工期后，密封剂将不适用于密封装配施工。C类聚硫密封剂一般应用于贴合面的密封施工，由于在进行最终贴合面的装配施工时，必须保证密封剂可以从贴合面内被均匀地挤出，因此施工期指标是否满足施工要求是该材料能否应用的先决条件。
但是，目前公开的密封剂的施工时间较短，(施工周期不到一周)。因此，这就要求提供性能优良的具备长装配期的聚硫密封剂。
发明内容
本发明的目的是：提供一种具有可设计的长施工期的聚硫密封剂，以满足工程中大面积和复杂结构上的密封施工的需要。
本发明的技术方案是：
在聚硫密封剂中分别加入基膏重量的0.2％～5％异氰酸酯，硫化膏重量的0.2％～5％促进剂，以调节聚硫密封剂的施工期。
制备具有可设计长施工期的聚硫密封剂的方法包含以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份百分比备料：液体聚硫橡胶65％～90％，补强填料5％～30％，异氰酸酯0.2％～5％；
(2)将补强填料经烘干脱水处理后加入液体聚硫橡胶中，搅拌均匀，得到胶料，搅拌过程需在真空环境中完成；
(3)根据施工期需求，上述的胶料中加入异氰酸酯，施工期长则异氰酸酯的加入量趋于上限，缓慢搅拌至均匀，搅拌过程需在真空环境中完成，将所得的聚硫密封剂基膏密封保存；
(4)根据施工期的需求调制硫化膏中促进剂的比例，施工期长则促进剂的加入量趋于下限，与基膏配合使用。
所述异氰酸酯为脂肪环结构的异氰酸酯。
所述促进剂为二苯胍。
所述所述的补强填料包括碳酸钙、膨润土、二氧化硅或炭黑中的一种或几种的混合。
本发明的优点是：本发明提出一种具有可设计的长施工期的聚硫密封剂，其基膏中的异氰酸酯类物质不仅可以提升聚硫密封剂面对多种表面的粘接能力，还可有效地延缓聚硫密封剂硫化反应前期的粘度增长和反应速率，但对聚硫密封剂的后期硫化反应的抑制作用较小，使其在标准硫化期内仍能达到需求的交联程度和硬度，且不会降低聚硫密封剂的最终硫化程度。解决了长施工期聚硫密封剂的后硫化速率缓慢、标准硫化期下的拉伸强度及粘接性能较差的问题。具体体现在：
1.在聚硫橡胶的硫化反应过程中，体系中的水分子会在硫化膏中二氧化锰、二氧化铅等过氧化物的作用下释放出活性较高的氧自由基，该自由基会与聚硫分子上的2个巯基发生脱水反应，从而形成交联结构。而异氰酸酯可以与绝大多数具备活泼氢的物质反应，在上述聚硫橡胶硫化反应的诱导期，率先与体系中的水分子发生反应，如式(1)，而延缓聚硫分子硫化反应的发生，使施工后的聚硫密封剂长时间保持可装配的状态。
R-NCO+H2O→R-NH2
R-NCO+R-NH2→R-NH-CO-NH-R…………(1)
2.由于异氰酸酯同样可以与聚硫分子上的巯基发生反应形成交联结构，如式(2)，所以聚硫密封剂最终的硫化程度与力学性能不会有明显的降低。因为长施工期的限制，需保证这一反应是较慢的一步，因而选用活性适中的HXDI或HMDI等具有脂肪环结构的异氰酸酯。
20CN-R-NCO+HS-R′-SH→
OCN-R-NH-CO-S-R′-S-CO-NH-R-NCO……(2)
3.异氰酸酯可以与粘接底材上的活泼氢形成化学键，也可与底材中含氮、氧等的极性基团形成氢键结合，从而形成牢固的结合，提升了聚硫密封剂的粘接性能。
4.调节密封剂基膏中异氰酸酯和硫化膏中促进剂的用量可实现长施工期的要求，最长施工期可达672小时。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
聚硫密封剂的基膏中加入一定量的HXDI或HMDI等具有脂肪环结构的异氰酸酯，并因所需施工期的时间长短适当调节聚硫密封剂硫化膏中促进剂的种类和比例。
本发明的目的可以通过以下技术方案达到：
一种具有可设计的长施工期的聚硫密封剂，其特征在于它的基膏由下述重量百分比的成分构成：
液体聚硫橡胶65％～90％，补强填料5％～30％，异氰酸酯0.2％～5％。
所述的补强填料包括碳酸钙、膨润土、二氧化硅、炭黑等。
所述的异氰酸酯包括HXDI或HMDI等具有脂肪环结构的异氰酸酯。
一种具有可设计的长施工期的聚硫密封剂的制备方法，其特征在于该方法包含以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份百分比备料：液体聚硫橡胶65％～90％，补强填料5％～30％，异氰酸酯0.2％～5％；
(2)将补强填料经烘干脱水处理后加入液体聚硫橡胶中，搅拌均匀，搅拌过程需在真空环境中完成。
(3)根据施工期需求，将一定量的异氰酸酯加入上述的胶料中，随着异氰酸酯加入量的增加，可明显提高密封剂的施工期，当加入量超过基膏质量份数的5％时，将会明显降低密封剂的力学性能。将胶料缓慢搅拌至均匀，搅拌过程需在真空环境中完成，将所得的聚硫密封剂基膏密封保存。
(4)根据施工期的需求调制硫化膏中促进剂的用量，随着促进剂加入量的减少，可提高密封剂的施工期，将所得的硫化膏与上述基膏配合使用。
实施例1
一种具有可设计的长施工期的聚硫密封剂，其施工期为24小时：
聚硫密封剂的基膏：
聚硫密封剂的硫化膏：
二氧化锰 48phr
邻苯二甲酸二丁酯 48phr
DPG 4phr
实施例2
一种具有可设计的长施工期的聚硫密封剂，其施工期为48小时：
聚硫密封剂的基膏：
聚硫密封剂的硫化膏：
二氧化锰 48.5phr
邻苯二甲酸二丁酯 48.5phr
DPG 3phr
实施例3
一种具有可设计的长施工期的聚硫密封剂，其施工期为72小时：
聚硫密封剂的基膏：
聚硫密封剂的硫化膏：
二氧化锰 49phr
邻苯二甲酸二丁酯 49phr
DPG 2phr
实施例4
一种具有可设计的长施工期的聚硫密封剂，其施工期为168小时
聚硫密封剂的基膏：
聚硫密封剂的硫化膏：
二氧化锰 49.8phr
邻苯二甲酸二丁酯 49.8phr
DPG 0.4phr。
Claims (5)
1.一种具有可设计长施工期的聚硫密封剂，其特征在于，在聚硫密封剂中分别加入基膏重量的0.2％～5％异氰酸酯，硫化膏重量的0.2％～5％促进剂，以调节聚硫密封剂的施工期。
2.一种制备权利要求1所述具有可设计长施工期的聚硫密封剂的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份百分比备料：液体聚硫橡胶65％～90％，补强填料5％～30％，异氰酸酯0.2％～5％；
(2)将补强填料经烘干脱水处理后加入液体聚硫橡胶中，搅拌均匀，得到胶料，搅拌过程需在真空环境中完成；
(3)根据施工期需求，上述的胶料中加入异氰酸酯，施工期长则异氰酸酯的加入量趋于上限，缓慢搅拌至均匀，搅拌过程需在真空环境中完成，将所得的聚硫密封剂基膏密封保存；
(4)根据施工期的需求调制硫化剂中促进剂的比例，施工期长则促进剂的加入量趋于下限，与基膏配合使用。
3.根据权利要求1所述的一种具有可设计长施工期的聚硫密封剂，其特征在于，所述异氰酸酯为脂肪环结构的异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种具有可设计长施工期的聚硫密封剂，其特征在于，所述促进剂为二苯胍。
5.根据权利要求1所述的一种具有可设计长施工期的聚硫密封剂，其特征在于，所述所述的补强填料包括碳酸钙、膨润土、二氧化硅或炭黑中的一种或几种的混合。
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