CN109438862B - 高密封性防水密封胶条的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高密封性防水密封胶条的制备方法，包括如下步骤：步骤一、备料；步骤二、混炼；步骤三、硫化：采用用平板硫化机硫化；步骤四、挤出：将硫化完成的混炼胶胶片置于开炼机上预热，预热好后的胶片放入转矩流变仪加料口挤出。本发明的密封胶条以天然橡胶和氯化丁基橡胶作为橡胶基体，再加入填料和助剂混炼而成，氯化丁基橡胶是所有通用橡胶中透气率最低的，得到的密封胶条密封性和防水性能好，良好的弹性和耐压缩变形性，耐老化、耐高低温性能优越；同时，通过复合阻燃剂的添加，使得密封胶条还具有阻燃的效果，符合现代建筑防火的要求；通过改性白炭黑的添加，使得密封胶条具有优异的耐老化性，提高密封胶条的使用寿命。

Description

高密封性防水密封胶条的制备方法
技术领域
本发明属于密封胶条制备技术领域，具体地，涉及一种高密封性防水密封胶条的制备方法。
背景技术
密封胶条，作为气密和水封器材广泛用于汽车、建筑、冰箱、冷库等领域，其作用十分重要。尤其是在汽车上面，不仅能够防水、防尘，而且还有减噪、缓冲的作用，对于保持车内清洁性、乘坐舒适性以及延长车体使用寿命等具有相当重要的意义。同时，密封胶条还是乘用汽车特别是豪华型轿车的外观装饰品，成为汽车性价比的明显标志之一。密封胶的基本功能是密封建筑的接缝，防风雪、隔音、保温、减震、改善居住条件。由于其独特的阻挡冷风渗透，有时也被列入隔热保温材料；密封储罐、储池、管道、沟渠的接缝，防止物质损失、压力泄漏及有害物质的污染；防止接缝的积渗水、冻融及干湿交变，阻止固体物在接缝中沉积，保证接缝自由运动，防止结构本身被破坏；阻断火灾及烟气扩散，对金属结构建筑接缝及连接组件起阻蚀保护和防腐密封作用；公路、跑道、桥梁、水坝、隧道接缝的防渗、耐候、耐油和抗压力的密封及维修；结构胶粘的密封，如：混凝土幕墙、金属幕墙、石材及玻璃幕墙等建筑结构的胶粘密封，中空玻璃构件的胶粘密封，金属屋面和刚性屋面的结构密封。建筑防水是建筑工程中一个十分重要的组成部分，随着防水功能要求的提高和住宅商品化，建筑防水材料正朝着多元化、多功能、环保型方向发展。为保证密封功能，密封胶条应具备以下基本特性：良好的嵌填、挤注施工性，储存稳定，无毒或低毒害；液体、气体等介质低渗透性；能承受接缝位移并随伸缩运动而变形；在接缝中经受反复变形后，能保证充分恢复其性能和形状；有足够强度，能承受应力；与接缝基面粘结稳定，不发生剥离和脱胶；高温下不过度软化，低温下不脆裂；耐气候，不粉化、龟裂、溶解或过度收缩，有足够寿命；特定场合使用时有特定性能，如：耐磨、抗穿刺、耐腐蚀、抗滚压、不燃、不污染、绝缘或导电等；但传统的密封胶条防水性能不足。
因此，如何改善传统密封胶条防水性能不足的缺点，以获取更高综合性能的提高，是其推广与应用，满足工业生产需求亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高密封性防水密封胶条的制备方法，本发明的密封胶条以天然橡胶和氯化丁基橡胶作为橡胶基体，再加入填料和助剂混炼而成，天然橡胶为常温下结晶区域或玻璃化区域达到5％-50％的二烯类橡胶，氯化丁基橡胶是所有通用橡胶中透气率最低的，得到的密封胶条密封性和防水性能好，良好的弹性和耐压缩变形性，耐老化、耐高低温性能优越；同时，通过复合阻燃剂的添加，使得密封胶条还具有阻燃的效果，符合现代建筑防火的要求，有利于为人们提供健康安全的环境；通过改性白炭黑的添加，使得密封胶条具有优异的耐老化性，提高密封胶条的使用寿命。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
高密封性防水密封胶条的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、备料：按照如下重量份数：氯化丁基橡胶30-40份、天然橡胶15-20份、填料35-45份、氧化锌2-3份、硬脂酸0.4-0.6份、硫黄0.5-0.7份、复合阻燃剂2-3份、改性白炭黑10-15份、光稳定剂0.5-1份、防霉剂0.5-1份称取原料，备用；
步骤二、混炼：将天然橡胶和氯化丁基橡胶在开炼机上过辊，调节辊距为2-3mm，包辊后先加入改性白炭黑和硬脂酸，混炼均匀后分批少量加入填料，再加入复合阻燃剂，最后加入氧化锌、光稳定剂、防霉剂和硫黄，混炼均匀后出片冷却，停放24h后返炼出片；
步骤三、硫化：采用用平板硫化机硫化，硫化条件为175℃、10min；
步骤四、挤出：将硫化完成的混炼胶胶片置于开炼机上预热，预热好后的胶片放入转矩流变仪加料口挤出，螺杆转速保持45r/min，挤出口温度控制在108-112℃，得到所述高密封性防水密封胶条。
进一步地，所述填料包括纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、气相二氧化硅，纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、气相二氧化硅按照质量之比为10:4-5:3-4复配而成。
进一步地，所述复合阻燃剂由如下方法制备：
(1)称取蒙脱石放置在烧瓶中，按照固液比1g：12mL加入质量分数为27％的盐酸，在常温下浸泡20h，倾出上层悬浮酸液，用去离子水洗涤蒙脱石至洗液中无Cl-为止，离心，在110℃下烘干，研磨，过80目筛，得到酸化蒙脱石；
(2)称取30g的酸化蒙脱石加入到800mL无水乙醇中，120W超声处理40min，加入28g的硅烷偶联剂KH560，先200r/min常温搅拌18min，然后水浴加热，70℃恒温搅拌5h，自然冷却，离心，产物用无水乙醇洗涤3次，于75℃干燥箱内干燥4-5h，得到改性蒙脱石；
(3)称取20g改性蒙脱石和1.7g过硫酸铵，将其溶于去离子水中，水浴加热，在68℃下恒温搅拌10min，缓慢滴加进100mL质量分数为16％的丙烯酸水溶液，控制滴加速度为1.5mL/min，滴完后保温5h，冷却至室温，用1mol/L的NaOH溶液调节体系的pH至5.8，离心，干燥，制得复合阻燃剂。
进一步地，所述改性白炭黑由如下方法制备：
(1)按照质量比1.2:1称取硅烷偶联剂KH570与对氨基二苯胺，加入三口烧瓶中，在氮气保护和125℃油浴条件下反应5h，将产物放入5-6倍的无水乙醇中，搅拌混合均匀，得到改性剂；
(2)将白炭黑置于75℃的干燥箱内干燥3-4h；
(3)称取干燥好的白炭黑于高混机中，喷入改性剂，其中，白炭黑与改性剂的质量比为7-8:1，1000r/min高速搅拌5min后出料，用无水乙醇洗涤产物5-6次，再置于120℃真空干燥箱内干燥6h，得到改性白炭黑。
本发明的有益效果：
本发明在密封胶条的原料中添加了复合阻燃剂，复合阻燃剂为蒙脱石/聚丙烯酸复合物，先对蒙脱石进行酸化，酸化后经硅烷偶联剂改性，再与聚丙烯酸接枝，酸化处理不仅能纯化蒙脱石，而且可以将致密有序的晶束溶断，让蒙脱石的尺寸变小的同时其晶束表面会被溶蚀，使蒙脱石表面露出更多活性羟基，使其表面的反应活性增大；酸化后的蒙脱石表面含有大量羟基，KH560中含有非极性双键，非极性双键与羟基反应，使得KH560接枝到蒙脱石表面，进而，聚丙烯酸链与改性蒙脱石反应，聚丙烯链进入蒙脱石层间，将蒙脱石层间的距离撑开，改性蒙脱石与聚丙烯酸形成均匀的网状结构，燃烧时会被分解形成均匀的炭层，使材料的热稳定性能更好；在燃烧过程中，聚丙烯酸先进行热解，之后伴随有非可燃性气体CO2、水蒸气等的释放，这些气体可以稀释可燃性气体以及O2的浓度，蒙脱石在加热过程中会分解为更稳定的氧化物，如SiO2、MgO、Al2O3等，这些氧化物可以在胶条的表面形成致密的隔离保护层，既可以阻隔外界热量和氧气的输入，也可以阻隔基体释放的可燃性气体的输出，复合阻燃剂的加入会使密封胶条的阻燃性能得到提高；
本发明在密封胶条的原料中添加了改性白炭黑，通过改性剂对白炭黑进行改性，对氨基二苯胺含有对苯二胺类防老基团，硅烷偶联剂与对氨基二苯胺发生开环反应，能够得到兼具偶联作用和防老效果的改性剂；改性剂的偶联剂端与白炭黑表面的羟基发生反应，接枝到白炭黑的表面，从而增强白炭黑在橡胶基体中的分散性能；接枝在白炭黑表面的改性剂具有防老基团，防老基团随着白炭黑亦均匀分散于橡胶基体中，提高橡胶的抗老化性能；再者，接枝在白炭黑表面的改性剂在油中不易被抽出，耐油抽出能力强；
本发明的密封胶条以天然橡胶和氯化丁基橡胶作为橡胶基体，再加入填料和助剂混炼而成，天然橡胶为常温下结晶区域或玻璃化区域达到5％-50％的二烯类橡胶，氯化丁基橡胶是所有通用橡胶中透气率最低的，得到的密封胶条密封性和防水性能好，良好的弹性和耐压缩变形性，耐老化、耐高低温性能优越；同时，通过复合阻燃剂的添加，使得密封胶条还具有阻燃的效果，符合现代建筑防火的要求，有利于为人们提供健康安全的环境；通过改性白炭黑的添加，使得密封胶条具有优异的耐老化性，提高密封胶条的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
高密封性防水密封胶条的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、备料：按照如下重量份数：氯化丁基橡胶30-40份、天然橡胶15-20份、填料35-45份、氧化锌2-3份、硬脂酸0.4-0.6份、硫黄0.5-0.7份、复合阻燃剂2-3份、改性白炭黑10-15份、光稳定剂0.5-1份、防霉剂0.5-1份称取原料，备用；
步骤二、混炼：将天然橡胶和氯化丁基橡胶在开炼机上过辊，调节辊距为2-3mm，包辊后先加入改性白炭黑和硬脂酸，混炼均匀后分批少量加入填料，再加入复合阻燃剂，最后加入氧化锌、光稳定剂、防霉剂和硫黄，混炼均匀后出片冷却，停放24h后返炼出片；
步骤三、硫化：采用用平板硫化机硫化，硫化条件为175℃、10min；
步骤四、挤出：将硫化完成的混炼胶胶片置于开炼机上预热，预热好后的胶片放入转矩流变仪加料口挤出，螺杆转速保持45r/min，挤出口温度控制在108-112℃，得到所述高密封性防水密封胶条；
所述填料包括纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、气相二氧化硅，纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、气相二氧化硅按照质量之比为10:4-5:3-4复配而成；
所述光稳定剂为二苯甲同类、芳香酯类、草酰苯胺类光稳定剂；
所述防霉剂为邻苯基苯酚或2-吡啶硫醇-1-氧化锌；
所述复合阻燃剂由如下方法制备：
(1)称取蒙脱石放置在烧瓶中，按照固液比1g：12mL加入质量分数为27％的盐酸，在常温下浸泡20h，倾出上层悬浮酸液，用去离子水洗涤蒙脱石至洗液中无Cl-为止(其中，Cl-可用AgNO3检验)，离心，在110℃下烘干，研磨，过80目筛，得到酸化蒙脱石；
(2)称取30g的酸化蒙脱石加入到800mL无水乙醇中，120W超声处理40min，加入28g的硅烷偶联剂KH560，先200r/min常温搅拌18min，然后水浴加热，70℃恒温搅拌5h，自然冷却，离心，产物用无水乙醇洗涤3次，于75℃干燥箱内干燥4-5h，得到改性蒙脱石；
(3)称取20g改性蒙脱石和1.7g过硫酸铵，将其溶于去离子水中，水浴加热，在68℃下恒温搅拌10min，缓慢滴加进100mL质量分数为16％的丙烯酸水溶液，控制滴加速度为1.5mL/min，滴完后保温5h，冷却至室温，用1mol/L的NaOH溶液调节体系的pH至5.8，离心，干燥，制得复合阻燃剂；
酸化处理不仅能纯化蒙脱石，而且可以将致密有序的晶束溶断，让蒙脱石的尺寸变小的同时其晶束表面会被溶蚀，使蒙脱石表面露出更多活性羟基，使其表面的反应活性增大；酸化后的蒙脱石表面含有大量羟基，KH560中含有非极性双键，非极性双键与羟基反应，使得KH560接枝到蒙脱石表面，进而，聚丙烯酸链与改性蒙脱石反应，聚丙烯链进入蒙脱石层间，将蒙脱石层间的距离撑开，改性蒙脱石与聚丙烯酸形成均匀的网状结构，燃烧时会被分解形成均匀的炭层，使材料的热稳定性能更好；在燃烧过程中，聚丙烯酸先进行热解，之后伴随有非可燃性气体CO2、水蒸气等的释放，这些气体可以稀释可燃性气体以及O2的浓度，蒙脱石在加热过程中会分解为更稳定的氧化物，如SiO2、MgO、Al2O3等，这些氧化物可以在胶条的表面形成致密的隔离保护层，既可以阻隔外界热量和氧气的输入，也可以阻隔基体释放的可燃性气体的输出，复合阻燃剂的加入会使密封胶条的阻燃性能得到提高；
所述改性白炭黑由如下方法制备：
(1)按照质量比1.2:1称取硅烷偶联剂KH570与对氨基二苯胺，加入三口烧瓶中，在氮气保护和125℃油浴条件下反应5h，将产物放入5-6倍的无水乙醇中，搅拌混合均匀，得到改性剂；
(2)将白炭黑置于75℃的干燥箱内干燥3-4h；
(3)称取干燥好的白炭黑于高混机中，喷入改性剂，其中，白炭黑与改性剂的质量比为7-8:1，1000r/min高速搅拌5min后出料，用无水乙醇洗涤产物5-6次，再置于120℃真空干燥箱内干燥6h，得到改性白炭黑；
对氨基二苯胺含有对苯二胺类防老基团，硅烷偶联剂与对氨基二苯胺发生开环反应，能够得到兼具偶联作用和防老效果的改性剂；改性剂的偶联剂端与白炭黑表面的羟基发生反应，接枝到白炭黑的表面，从而增强白炭黑在橡胶基体中的分散性能；接枝在白炭黑表面的改性剂具有防老基团，防老基团随着白炭黑亦均匀分散于橡胶基体中，提高橡胶的抗老化性能；再者，接枝在白炭黑表面的改性剂在油中不易被抽出，耐油抽出能力强。
实施例1
高密封性防水密封胶条的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、备料：按照如下重量份数：氯化丁基橡胶30份、天然橡胶15份、填料35份、氧化锌2份、硬脂酸0.4份、硫黄0.5份、复合阻燃剂2份、改性白炭黑10份、二苯甲同类光稳定剂0.5份、邻苯基苯酚0.5份称取原料，备用；
步骤二、混炼：将天然橡胶和氯化丁基橡胶在开炼机上过辊，调节辊距为2mm，包辊后先加入改性白炭黑和硬脂酸，混炼均匀后分批少量加入填料，再加入复合阻燃剂，最后加入氧化锌、二苯甲同类光稳定剂、邻苯基苯酚和硫黄，混炼均匀后出片冷却，停放24h后返炼出片；
步骤三、硫化：采用用平板硫化机硫化，硫化条件为175℃、10min；
步骤四、挤出：将硫化完成的混炼胶胶片置于开炼机上预热，预热好后的胶片放入转矩流变仪加料口挤出，螺杆转速保持45r/min，挤出口温度控制在108℃，得到所述高密封性防水密封胶条；
所述填料包括纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、气相二氧化硅，纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、气相二氧化硅按照质量之比为10:4:3复配而成。
实施例2
高密封性防水密封胶条的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、备料：按照如下重量份数：氯化丁基橡胶35份、天然橡胶18份、填料40份、氧化锌2.5份、硬脂酸0.5份、硫黄0.6份、复合阻燃剂2.5份、改性白炭黑13份、芳香酯类光稳定剂0.8份、2-吡啶硫醇-1-氧化锌0.8份称取原料，备用；
步骤二、混炼：将天然橡胶和氯化丁基橡胶在开炼机上过辊，调节辊距为2.5mm，包辊后先加入改性白炭黑和硬脂酸，混炼均匀后分批少量加入填料，再加入复合阻燃剂，最后加入氧化锌、芳香酯类光稳定剂、2-吡啶硫醇-1-氧化锌和硫黄，混炼均匀后出片冷却，停放24h后返炼出片；
步骤三、硫化：采用用平板硫化机硫化，硫化条件为175℃、10min；
步骤四、挤出：将硫化完成的混炼胶胶片置于开炼机上预热，预热好后的胶片放入转矩流变仪加料口挤出，螺杆转速保持45r/min，挤出口温度控制在110℃，得到所述高密封性防水密封胶条；
所述填料包括纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、气相二氧化硅，纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、气相二氧化硅按照质量之比为10:4.5:3.5复配而成。
实施例3
高密封性防水密封胶条的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、备料：按照如下重量份数：氯化丁基橡胶40份、天然橡胶20份、填料45份、氧化锌3份、硬脂酸0.6份、硫黄0.7份、复合阻燃剂3份、改性白炭黑15份、草酰苯胺类光稳定剂1份、邻苯基苯酚1份称取原料，备用；
步骤二、混炼：将天然橡胶和氯化丁基橡胶在开炼机上过辊，调节辊距为3mm，包辊后先加入改性白炭黑和硬脂酸，混炼均匀后分批少量加入填料，再加入复合阻燃剂，最后加入氧化锌、草酰苯胺类光稳定剂、邻苯基苯酚和硫黄，混炼均匀后出片冷却，停放24h后返炼出片；
步骤三、硫化：采用用平板硫化机硫化，硫化条件为175℃、10min；
步骤四、挤出：将硫化完成的混炼胶胶片置于开炼机上预热，预热好后的胶片放入转矩流变仪加料口挤出，螺杆转速保持45r/min，挤出口温度控制在112℃，得到所述高密封性防水密封胶条；
所述填料包括纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、气相二氧化硅，纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、气相二氧化硅按照质量之比为10:5:4复配而成。
对实施例1-3制备得到的以及普通市售的密封胶条做如下性能测试：邵尔A硬度按GB/T 531.1-2008测试；拉伸性能按GB/T 528-2009测试；体积膨胀倍率按GB/T 18173.3-2014测试；反复浸水试验和低温弯折按GB/T 18173.3-2014测试；防霉等级按GB/T2423.16-2008测试，JF-4型氧指数测定仪测试氧指数，测试结果如下表：
可知，实施例1-3制备得到的密封胶条体积膨胀率达到588％以上，市售的仅为250％，经过浸水实验后，仍能达570％以上，说明本发明制备得到的密封胶条密封性能好；实施例1-3制备得到的胶条的氧指数达到26.6-26.5％，说明本发明制备得到的密封胶条具备良好的阻燃性能。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (1)

1.高密封性防水密封胶条的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、备料：按照如下重量份数：氯化丁基橡胶30-40份、天然橡胶15-20份、填料35-45份、氧化锌2-3份、硬脂酸0.4-0.6份、硫黄0.5-0.7份、复合阻燃剂2-3份、改性白炭黑10-15份、光稳定剂0.5-1份、防霉剂0.5-1份称取原料，备用；
步骤二、混炼：将天然橡胶和氯化丁基橡胶在开炼机上过辊，调节辊距为2-3mm，包辊后先加入改性白炭黑和硬脂酸，混炼均匀后分批少量加入填料，再加入复合阻燃剂，最后加入氧化锌、光稳定剂、防霉剂和硫黄，混炼均匀后出片冷却，停放24h后返炼出片；
步骤三、硫化：采用用平板硫化机硫化，硫化条件为175℃、10min；
步骤四、挤出：将硫化完成的混炼胶胶片置于开炼机上预热，预热好后的胶片放入转矩流变仪加料口挤出，螺杆转速保持45r/min，挤出口温度控制在108-112℃，得到所述高密封性防水密封胶条；
所述填料包括纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、气相二氧化硅，纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、气相二氧化硅按照质量之比为10:4-5:3-4复配而成；
所述复合阻燃剂由如下方法制备：
（1）称取蒙脱石放置在烧瓶中，按照固液比1g：12mL加入质量分数为27%的盐酸，在常温下浸泡20h，倾出上层悬浮酸液，用去离子水洗涤蒙脱石至洗液中无Cl-为止，离心，在110℃下烘干，研磨，过80目筛，得到酸化蒙脱石；
（2）称取30g的酸化蒙脱石加入到800mL无水乙醇中，120W超声处理40min，加入28g的硅烷偶联剂KH560，先200r/min常温搅拌18min，然后水浴加热，70℃恒温搅拌5h，自然冷却，离心，产物用无水乙醇洗涤3次，于75℃干燥箱内干燥4-5h，得到改性蒙脱石；
（3）称取20g改性蒙脱石和1.7g过硫酸铵，将其溶于去离子水中，水浴加热，在68℃下恒温搅拌10min，缓慢滴加进100mL质量分数为16%的丙烯酸水溶液，控制滴加速度为1.5mL/min，滴完后保温5h，冷却至室温，用1mol/L的NaOH溶液调节体系的pH至5.8，离心，干燥，制得复合阻燃剂；
所述改性白炭黑由如下方法制备：
（1）按照质量比1.2:1称取硅烷偶联剂KH570与对氨基二苯胺，加入三口烧瓶中，在氮气保护和125℃油浴条件下反应5h，将产物放入5-6倍的无水乙醇中，搅拌混合均匀，得到改性剂；
（2）将白炭黑置于75℃的干燥箱内干燥3-4h；
（3）称取干燥好的白炭黑于高混机中，喷入改性剂，其中，白炭黑与改性剂的质量比为7-8:1，1000r/min高速搅拌5min后出料，用无水乙醇洗涤产物5-6次，再置于120℃真空干燥箱内干燥6h，得到改性白炭黑。
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