CN109423253A - 一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法 - Google Patents

一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于土木工程材料技术领域，具体涉及一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法。该材料由下列重量份数的原料组成：基胶100份，增塑剂20～40份，填料75～110份，触变剂2～5份，着色剂0.005～0.05份，交联剂8～12份，扩链剂1～5份，偶联剂0.5～1.5份，催化剂0.1～0.5份。其制备方法包括用基胶、增塑剂、填料、触变剂和着色剂高速搅拌，在120～140℃真空脱水制成基料；基料自然降温到50℃以下，加入交联剂、扩链剂、偶联剂、催化剂，真空搅拌1～1.5小时制成硅酮嵌缝胶；将硅酮嵌缝胶密封包装在铝膜中。本发明具有完全满足高速铁路无砟轨道结构接缝填充密封的作用。

Description

一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法
技术领域
本发明属于土木工程材料技术领域，具体涉及一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法。
背景技术
近10年来，我国铁路建设发展迅速，特别是在高速铁路方面，截止2016年底，中国已建高速铁路里程已达2.2万公里，占世界高速铁路60％以上，“四纵四横”铁路网已基本建成。国家发改委等部门出台的规划明确提出了2025年前建设“八纵八横”路网，高速铁路通车里程将达到3.8万公里，我国主要城市间8小时通勤。除了国内的发展，中国高铁触角还遍及四大洲20余国，为布局“一带一路”战略提供建设基础。
在中国自有知识产权的无砟轨道结构中，为适应不同温度下混凝土结构的变形，往往需要隔一段距离设置一条伸缩缝。同时，在轨道结构与线下基础、线间防水层的接口处也预留伸缩缝，在满足混凝土伸缩变形的同时起到防水密封的作用。嵌缝材料是应用于高速铁路无砟轨道结构接缝的填充密封材料，是高速铁路无砟轨道综合防水的重要环节。早期嵌缝材料以传统的沥青类嵌缝胶为主，后来有部分线路采用聚氨酯嵌缝胶。沥青类嵌缝胶在使用时需高温加热，这样不仅会造成环境污染，而且还会促使嵌缝材料的加速老化。沥青类嵌缝胶低温易发脆，高温易流淌挤出；耐老化性较差，位移能力级别低，使用寿命较短。京沪高铁2011年通车后，短时间内，沥青类嵌缝胶大量损坏，现在大范围更换硅酮嵌缝胶。聚氨酯嵌缝胶在使用时需现场配制，这样会由于衡器的误差及施工人员自身的技术素质差异，而造成不同程度的质量偏差。而且聚氨酯嵌缝胶耐老化性较差，使用后易出现离缝，达不到有效密封的效果，引起翻浆冒泥、路基冻胀等，不仅影响无砟轨道结构的耐久性，甚至对行车安全造成影响。
现在高铁无砟轨道结构嵌缝材料普遍使用硅酮类嵌缝胶。硅酮嵌缝胶因其牢固的Si-O-Si键和与水泥基界面良好的粘结性能，逐步取代了沥青类、聚氨酯类嵌缝材料。现在单组份硅酮嵌缝胶按性质分为酸性胶和中性胶两种。酸性胶主要用于玻璃和其它建筑材料之间的一般性粘接。中性胶克服了酸性胶腐蚀金属材料和与碱性材料发生反应的特点，更适用于高铁无砟轨道结构的嵌缝。而中性胶又分为脱肟型和脱醇型，脱肟型属于耐候胶，主要用于室外，脱醇型属于环保胶，不耐侯。目前，我国硅酮建筑结构胶标准GB16776-2005要求较低，断裂伸长率标准要求只有大于100％，完全不能达到高铁无砟轨道位移能力50级要求的
断裂伸长率大于800％的要求。因此，针对实际工程中的需求和现有材料体系存在的问题，提出本发明。
发明内容
本发明针对目前高铁无砟轨道结构中硅酮嵌缝材料位移能力不能满足设计要求，断裂伸长率低的问题，发明了一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法。该材料由下列重量份数的原料组成：基胶100份，增塑剂20～40份，填料75～110份，触变剂2～5份，着色剂0.005～0.05份，交联剂8～12份，扩链剂1～5份，偶联剂0.5～1.5份，催化剂0.1～0.5份。
所述的基胶为两种以上25℃下粘度为2000-200000mm2/s不同粘度α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(107胶)
所述的增塑剂为25℃下粘度为500-1000mm2/s的聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。
所述的填料为一种或两种硬脂酸表面处理的活性纳米碳酸钙。比表面积为15～32m2/g.
所述的触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、聚酰胺中的一种或几种。
所述的着色剂为炭黑、铁黑、铁红的一种或几种。
所述的交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷，乙烯基三丁酮肟基硅烷，四丁酮肟基硅烷甲苯中的一种或几种。
所述的扩链剂为二甲基二丁酮肟基硅烷，二乙烯基二丁酮肟基硅烷，甲基乙烯基二丁酮肟基硅烷的一种或几种。
所述的偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，3-苯胺基丙基三甲氧基硅烷，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
所述的催化剂为有机金属化合物二月桂酸二丁基锡，辛酸亚锡，二马来酸二丁基锡中的一种或几种。
所述的制备方法为
1.将计量好的基胶、增塑剂、填料、触变剂和着色剂依次加入料桶中。
2.将料桶置于行星搅拌机中，高速搅拌，物料摩擦升温到120～140℃后，真空脱水2.5-3h后得到基料。
3.将基料自然降温到50℃以下，依次加入计量好的交联剂、扩链剂、偶联剂、催化剂，在行星搅拌机中真空搅拌1-1.5小时。真空搅拌过程需要通冷却水控制物料温度，制物料温度控制在50℃以下。
4.将成品在压力出料机和自动包装机的作用下，密封包装在铝膜中。
本发明是通过行星搅拌机高速搅拌将各组分物料混合均匀，同时通过物料间摩擦生温到120～140℃，真空脱去水分等得到基料。加入交联剂使多个线型分子相互键合交联成网状结构；加入扩链剂使线型聚合物链上官能团反应而使分子链扩展，形成低模量制品；加入偶联剂改善了制品表干时间、固化深度、力学性能和粘结性能。
本发明一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法制成的硅酮嵌缝胶拉伸模量低，断裂伸长率大于800％，材料位移能力大于50级，完全满足高速铁路无砟轨道结构接缝填充密封的作用。
具体实施方式
本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
基胶100份，增塑剂35份，填料60份，触变剂2份，着色剂0.005份，交联剂12份，扩链剂3份，偶联剂1.2份，催化剂0.12份。
制备方法为
1.将计量好的基胶、增塑剂、填料、触变剂和着色剂依次加入料桶中。
2.将料桶置于行星搅拌机中，高速搅拌，物料摩擦升温到120～140℃后，真空脱水2.5～3h后得到基料。
3.将基料自然降温到50℃以下，依次加入计量好的交联剂、扩链剂、偶联剂、催化剂，在行星搅拌机中真空搅拌1～1.5小时。真空搅拌过程需要通冷却水控制物料温度，制物料温度控制在50℃以下。
4.将成品在压力出料机和自动包装机的作用下，密封包装在铝膜中。
采用上述配方制得的本发明材料性能见表1：
表1 硅酮嵌缝胶性能
实施例2
基胶100份，增塑剂38份，填料56份，触变剂2份，着色剂0.005份，交联剂11份，扩链剂3份，偶联剂1.5份，催化剂0.12份。
制备方法为
1.将计量好的基胶、增塑剂、填料、触变剂和着色剂依次加入料桶中。
2.将料桶置于行星搅拌机中，高速搅拌，物料摩擦升温到120～140℃后，真空脱水2.5～3h后得到基料。
3.将基料自然降温到50℃以下，依次加入计量好的交联剂、扩链剂、偶联剂、催化剂，在行星搅拌机中真空搅拌1～1.5小时。真空搅拌过程需要通冷却水控制物料温度，制物料温度控制在50℃以下。
4.将成品在压力出料机和自动包装机的作用下，密封包装在铝膜中。
采用上述配方制得的本发明材料性能见表2：
表1 硅酮嵌缝胶性能
本发明的基胶、增塑剂、填料、触变剂、着色剂、交联剂、扩链剂、偶联剂、催化剂上下限值以及区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (10)

1.一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法，其特征在于该材料由下列重量份数的原料组成：基胶100份，增塑剂20～40份，填料75～110份，触变剂2～5份，着色剂0.005～0.05份，交联剂8～12份，扩链剂1～5份，偶联剂0.5～1.5份，催化剂0.1～0.5份。
所述的制备方法为
A将计量好的基胶、增塑剂、填料、触变剂和着色剂依次加入料桶中。
B将料桶置于行星搅拌机中，高速搅拌，物料摩擦升温到120～140℃后，真空脱水2.5～3h后得到基料。
C将基料自然降温到50℃以下，依次加入计量好的交联剂、扩链剂、偶联剂、催化剂，在行星搅拌机中真空搅拌1～1.5小时。真空搅拌过程需要通冷却水控制物料温度，制物料温度控制在50℃以下。
D将成品在压力出料机和自动包装机的作用下，密封包装在铝膜中。
2.据权利要求1所述的一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法，其特征在于：所述的基胶为两种以上25℃下粘度为2000～200000mm2/s不同粘度α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(107胶)。
3.据权利要求1所述的一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法，其特征在于：所述的增塑剂为25℃下粘度为500～1000mm2/s的聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。
4.据权利要求1所述的一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法，其特征在于：所述的填料为一种或两种硬脂酸表面处理的活性纳米碳酸钙，比表面积为15～32m2/g。
5.据权利要求1所述的一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法，其特征在于：所述的触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、聚酰胺中的一种或几种。
6.据权利要求1所述的一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法，其特征在于：所述的着色剂为炭黑、铁黑、铁红的一种或几种。
7.据权利要求1所述的一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法，其特征在于：所述的交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷，乙烯基三丁酮肟基硅烷，四丁酮肟基硅烷甲苯中的一种或几种。
8.据权利要求1所述的一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法，其特征在于：所述的扩链剂为二甲基二丁酮肟基硅烷，二乙烯基二丁酮肟基硅烷，甲基乙烯基二丁酮肟基硅烷的一种或几种。
9.据权利要求1所述的一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法，其特征在于：所述的偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，3-苯胺基丙基三甲氧基硅烷，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
10.据权利要求1所述的一种单组份高断裂伸长率脱肟型硅酮嵌缝胶及其制备方法，其特征在于：所述的催化剂为有机金属化合物二月桂酸二丁基锡，辛酸亚锡，二马来酸二丁基锡中的一种或几种。
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