CN109536121A - 一种道路密封胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种道路密封胶及其制备方法。该道路密封胶由包括以下重量份的组分制成：α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷100份，无机填料60～120份，阻燃剂1～20份，增粘剂1～10份，偶联剂1～20份，催化剂0.05～2份。本发明的道路密封胶具有优异的耐候性、耐老化性、拉伸强度和断裂伸长率。解决了道路路面接缝采用硅酮密封胶存在的浸水、热处理、冷拉热压后所出现的粘接开裂问题，有利于促进硅酮密封胶在道路密封领域的广泛使用，从而有效保障和提高道路的安全性。

Description

一种道路密封胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及密封胶技术领域，具体涉及一种道路密封胶，以及该道路密封胶的制备方法。

背景技术

由于橡胶和高分子材料具有热胀冷缩的特性，道路建设中必须预留接缝，以适应环境变化。目前常用的道路嵌缝材料包括：沥青、改性沥青、聚硫密封胶和聚氨酯密封胶。

其中，沥青是最早使用的道路嵌缝材料，其价格低廉、容易获得。但是它的位移能力不高，而且在高温下会变软甚至流淌，低温下又会变硬变脆，失去弹性，导致开裂，因此密封效果不理想，只适用接缝宽窄变化不大的场合，目前已逐渐由改性沥青所替代。

改性沥青与沥青相比，耐高低温性能有所改善，但其位移能力仍然不高，只适用于接缝宽窄变化不大的场合。

聚硫道路密封胶是一种双组份材料，施工时需要将两个组份混合均匀后灌入接缝中。它具有耐油性好的特点，因此机场停机坪使用较多，其耐高低温性能也较好，可在-30～80℃范围内使用，因此温度不是特别低的场合可以使用。但是其耐紫外老化性能不好，虽然应用初期综合性能较好，但经过1～2年后，就会出现开裂、硬化等现象，使密封失效，需要修补或重新灌缝。

聚氨酯道路密封胶也是双组份产品。它耐油性也较好，耐高低温性能与聚硫密封胶接近，应用场合也一样，其耐候老化性能比聚硫密封胶略好，可以使用2～3年，一般3年后就必须进行修补或重新灌缝。

由于硅酮密封胶具有优异的耐气候老化性能、耐紫外老化性能和弹性恢复性能等，人们希望将其用于道路密封。然而，硅酮密封胶的抗撕裂强度低且模量较大，使得其在浸水、热处理、冷拉热压后的粘接性能较差，在持久使用过程中，胶体与道面容易发生粘接破坏甚至发生胶体开裂，因此其在混凝土道路接缝施工的应用上受到了一定的限制。如能解决上述问题，将使得硅酮密封胶在道路密封领域得到广泛的使用，有利于保障和提高道路的安全性。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种硅酮组分的道路密封胶。

本发明的第二目的在于提供上述道路密封胶的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种道路密封胶，其由包括以下重量份的组分制成：α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份，无机填料60～120份，阻燃剂1～20份，增粘剂1～10份，偶联剂1～20份，催化剂0.05～2份。

优选地，所述无机填料选自纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、炭黑、白炭黑和纳米二氧化硅中的至少一种。

优选地，所述阻燃剂为聚磷酸铵和/或三聚氰胺。

优选地，所述增粘剂为碳酸异丙酯和/或钛酸丁酯。

优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂，

所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、Y-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；

所述钛酸酯偶联剂选自异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯中的至少一种。

优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的混合物，且硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂的重量比为(1～3)：1。

优选地，所述催化剂为有机锡催化剂，选自二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、辛酸亚锡、二新癸酸二甲基锡、二丁基锡双(β-二酮酯)中的至少一种。

本发明还涉及所述道路密封胶的制备方法，包括以下步骤：将上述各组分在真空度为-0.07～-0.1MPa，搅拌速度为5～40Hz下，搅拌混合40～60min，出料灌装即得产品。

优选地，所述方法包括：将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、无机填料和阻燃剂加入搅拌釜中进行搅拌分散，然后加入其余组分，制得胶料后进行包装。

本发明的有益效果：

本发明的道路密封胶具有优异的耐候性、耐老化性、拉伸强度和断裂伸长率。解决了道路路面接缝采用硅酮密封胶存在的浸水、热处理、冷拉热压后所出现的粘接开裂问题，有利于促进硅酮密封胶在道路密封领域的广泛使用，从而有效保障和提高道路的安全性。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明实施例涉及一种道路密封胶，其由包括以下重量份的组分制成：α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份，无机填料60～120份，阻燃剂1～20份，增粘剂1～10份，偶联剂1～20份，催化剂0.05～2份。

其中，α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷在25℃下的粘度为2000～120000MPa·s。

在本发明的一个实施例中，无机填料选自纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、炭黑、白炭黑和纳米二氧化硅中的至少一种。上述无机填料的平均粒径为1～100μm，比表面积≥100m²/g。无机填料的作用为降低有机物的用量以减少制造成本，同时提高密封胶的力学性能，包括弹性模量、拉伸强度、刚性、撕裂强度等。

在本发明的一个实施例中，有机阻燃剂为聚磷酸铵和/或三聚氰胺。上述阻燃剂能够以较低的用量使大多数高聚物具有良好的阻燃性能，既可以在气相中产生自由基阻燃，也可以在凝固相中形成碳层阻燃。本发明也可以使用无机阻燃剂，如氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑等。优选有机阻燃剂与无机阻燃剂的重量比为(3～5):1。

在本发明的一个实施例中，增粘剂为碳酸异丙酯和/或钛酸丁酯。增粘剂的相对分子质量一般为200～1500，并具有大而刚性的结构。它们是热塑性的，且在室温下通常为无定形玻璃体。能够提高密封胶对沥青、PB、PI等材料的粘结力，同时不影响产品的力学性能和透明度。

偶联剂是一类具有两种不同性质官能团的物质，一种是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学反应；另一种是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。因此偶联剂被称作“分子桥”，用以改善无机物与有机物之间的界面作用，从而大大提高复合材料的性能。

目前常见的偶联剂有硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。其中硅烷类偶联剂仅对含硅的填料有效，而钛酸酯偶联剂则对多种填料均适用，同时适用物质的范围更广。而且钛酸酯偶联剂的作用并不限于使复合材料的强度提高，还能赋于材料一定程度的挠屈性。

在本发明的一个实施例中，钛酸酯偶联剂选自异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯中的至少一种。上述钛酸酯偶联剂适用于处理有无机填料填充的胶黏剂，能够提高固体填充量，增加流平性。并可改善产品的机械性能，特别是抗冲击强度和伸长率，同时降低复合材料的熔融粘度。

在本发明的一个实施例中，硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、Y-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

硅烷偶联剂的分子结构式一般为:Y-R-Si(OR)₃(式中Y为有机官能基，SiOR为硅烷氧基)。硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此，当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层。典型的硅烷偶联剂有A151(乙烯基三乙氧基硅烷)、A171(乙烯基三甲氧基硅烷)、A172(乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷)等。本发明中，硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、Y-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

发明人研究发现，当偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的混合物，且硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂的重量比为(1～3)：1时，该密封胶具有最佳的机械性能。

在本发明的一个实施例中，催化剂为有机锡催化剂，选自二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、辛酸亚锡、二新癸酸二甲基锡、二丁基锡双(β-二酮酯)中的至少一种。

本发明还涉及道路密封胶的制备方法，包括以下步骤：将上述各组分，即α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、无机填料、阻燃剂、增粘剂、偶联剂和催化剂混合，在真空度为-0.07～-0.1MPa，搅拌速度为5～40Hz下，搅拌混合40～60min，出料灌装即得产品。

在本发明的一个实施例中，该方法包括：将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、无机填料和阻燃剂加入搅拌釜中进行搅拌分散，然后加入其余组分，制得胶料后进行包装。

在本发明的一个具体实施例中，该方法包括：在高速反应釜内，加入α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、无机填料和阻燃剂，以5～40Hz的速度进行分散，20min后加入增粘剂和偶联剂，最后加入催化剂，反应30min后得到道路密封胶。

实施例1

道路密封胶的制备

在高速反应釜内，加入α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、无机填料和阻燃剂，以30～40Hz的速度进行分散。20min后加入增粘剂和偶联剂，最后加入催化剂，反应30min后得到道路密封胶。α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为100重量份，其它各组分的成分和重量份数见表1。

表1

按照行业标准，对上述实施例制备得到的道路密封胶进行性能测试，测试结果见表2。

表2

从表1可知，实施例1-3、1-4和1-7不仅具有良好的拉伸强度、断裂伸长率和硬度，而且道路密封胶的模量不会降低，表干时间较短。

实施例1-1和1-2使用单组分的偶联剂。与实施例1-3相比，上述测试参数有所降低。实施例1-5和1-6使用双组分偶联剂，但硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的用量比不在(1～3)：1的范围内，测试结果与实施例1-5和1-6相比有所下降，但优于实施例1-1和1-2。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种道路密封胶，其特征在于，由包括以下重量份的组分制成：α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份，无机填料60～120份，阻燃剂1～20份，增粘剂1～10份，偶联剂1～20份，催化剂0.05～2份。

2.根据权利要求1所述的道路密封胶，其特征在于，所述无机填料选自纳米活性碳酸钙、重质碳酸钙、炭黑、白炭黑和纳米二氧化硅中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的道路密封胶，其特征在于，所述阻燃剂为聚磷酸铵和/或三聚氰胺。

4.根据权利要求1所述的道路密封胶，其特征在于，所述增粘剂为碳酸异丙酯和/或钛酸丁酯。

5.根据权利要求1所述的道路密封胶，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂，

所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、Y-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；

所述钛酸酯偶联剂选自异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的道路密封胶，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的混合物。

7.根据权利要求6所述的道路密封胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂的重量比为(1～3)：1。

8.根据权利要求1所述的道路密封胶，其特征在于，所述催化剂为有机锡催化剂，选自二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、辛酸亚锡、二新癸酸二甲基锡、二丁基锡双(β-二酮酯)中的至少一种。

9.根据权利要求1至8任一项所述道路密封胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将上述各组分在真空度为-0.07～-0.1MPa，搅拌速度为5～40Hz下，搅拌混合40～60min，出料灌装即得产品。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、无机填料和阻燃剂加入搅拌釜中进行搅拌分散，然后加入其余组分，制得胶料后进行包装。