发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种橡胶沥青灌封胶,其具有良好的抗老化性能。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种橡胶沥青灌封胶,按重量份数包括以下组分:沥青70-100份、橡胶粉15-50份、填料2-35份、芳烃油1-9份、改性磷酸锆粉末2-8份、SBS改性剂2-5.5份、抗老化母粒1-5份、EVA 1-3份、活性炭0.3-3份以及稳定剂0.1-0.4份;
所述改性磷酸锆粉末的制备方法为:1)称取以下重量份组分:磷酸锆粉末10份、磷酸乙二胺0.2份、HLAS 0.1份、UVP-327 0.04份以及丙酮15份;2)改性溶液制备:取一洁净烧杯A,向烧杯A中加入HALS与UVP-327,再加入1份丙酮,搅拌使HALS与UVP-327完全溶解于丙酮中,制成改性溶液;3)浸渍插层:取另一洁净烧杯B,向烧杯B中加入磷酸乙二胺与剩余的14份丙酮,磷酸乙二胺溶解于丙酮中,再加入磷酸锆粉末,缓慢搅拌使磷酸锆分散均匀,制成悬浮液,将改性溶液缓慢倒入悬浮液中,电磁搅拌45min,制得混合物;4)后处理:对混合物进行离心处理,再用纯水洗涤2次后在60℃烘箱中烘干至恒重,制得改性磷酸锆粉末。
通过采用上述技术方案,向体系中加入改性磷酸锆粉末,磷酸锆本身具有良好的耐高温性,可增加灌封胶体系的耐热性,使用HLAS与UVP-327对磷酸锆进行改性,HALS通过捕获高分子在光热条件下产生的活性自由基而抑制灌封胶的氧化反应,UVP-327可以吸收270~380nm的紫外线,其化学稳定性好,挥发性极小,且UVP-327与多种树脂、橡胶均具有良好的相容性,有利于在树脂或橡胶中充分发挥抗老化作用;先将HLAS与UVP-327复配,再将共混均匀的复配物插层至磷酸锆中与磷酸锆发挥协同作用,从而提高体系的抗老化性能,以此显著提高灌封胶的抗老化性能;
使用橡胶粉与SBS改性剂对沥青进行改性,先使用SBS改性剂对沥青进行改性处理,生成SBS共混沥青,SBS吸收沥青中的轻组分产生膨胀而在沥青内部形成网络交联结构,从而改善沥青的耐老化性能、温度性能、拉伸性能、内聚附着性能等;再在高温环境下添加橡胶粉并通过熔胀反应对沥青多余的轻组分进行吸附,以增加沥青的稠度,从而增强沥青的高温稳定性、低温柔韧性、抗疲劳性、抗水解性;使用橡胶粉与SBS改性剂对沥青进行改性,橡胶粉对SBS改性剂起弥补作用,相比于单独添加其中一种改性组分,两者协同具有更佳的改性效果;
芳烃油具有良好的橡胶相容性、耐高温性以及低挥发性,能显著改善橡胶的加工性能,有利于增强橡胶的抗风化、氧化、磨擦、衰老程度,同时具有提高填料的混合性与分散性的作用;
抗老化助剂在抗老化母粒制备过程中实现了预分散,在灌封胶制备的过程中又得到了二次分散,提高了助剂在体系中分散的均匀度,相比直接向体系中加入抗老化助剂,抗老化母粒不仅提高了灌封胶的抗老化性能,还保证了产品的质量稳定性;
EVA具有良好的缓冲、抗震、隔热、防潮、抗化学腐蚀、防菌防水、环保等优点,向体系中添加少量EVA,有利于改善胶料的抗老化等理化性能。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述组分中还包括TiO2/环氧树脂/聚氨酯乳液5-8份。
通过采用上述技术方案,使用TiO2与环氧树脂对聚氨酯乳液进行改性,TiO2屏蔽紫外线的作用强,使其具有很高的化学稳定性以及热稳定性;环氧树脂具有优良的力学性能,聚氨酯是良好的弹性体,两者均具有高弹性以及高拉伸性;使用TiO2以及环氧树脂对聚氨酯乳液进行改性,一方面有利于改善聚氨酯的力学性能,另一方面有利于提高聚氨酯乳液的紫外线隔离作用,从而提高其耐老化性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:
所述TiO2/环氧树脂/聚氨酯乳液的制备方法为:1)先将3份重量份的环氧树脂溶解在乙酸乙酯溶液中,再向溶解液中添加6份重量份的聚氨酯乳液,搅拌均匀制得混合物乳液;2)向混合物乳液中添加2份重量份的TiO2粉末继续搅拌10min,制得预成品乳液;3)对预成品乳液进行挤出、造粒处理,再将颗粒加热至熔融态,制得TiO2/环氧树脂/聚氨酯乳液。
通过采用上述技术方案,对预成品乳液进行挤出、造粒处理,有利于提高TiO2、环氧树脂以及聚氨酯乳液的混合均匀性以及分散性,从而提高TiO2/环氧树脂/聚氨酯乳液在体系中的稳定性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述聚氨酯乳液为脂肪族聚氨酯乳液。
通过采用上述技术方案,聚氨酯乳液主要包括脂肪族聚氨酯乳液与芳香族聚氨酯乳液,而芳香族聚氨酯乳液易发黄,耐老化性能差,脂肪族聚氨酯久置不变色,具有良好的耐老化性能,因此,选用脂肪族聚氨酯乳液作为本配方的组分。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:
所述抗老化母粒的制备方法为:1)按重量份分别称取以下组分:聚乙烯树脂50-70份、甲基硅酮6-12份、镍络合物5-10份、氢氧化镁5-8份以及硬脂酸镁1-3份;2)将聚乙烯树脂、甲基硅酮、镍络合物、氢氧化镁以及硬脂酸镁按b1中的称取份数添加至混料机中混合均匀,混合温度为45-65℃,混合时间为10-20min,制得混合料;3)将混合料送入双螺杆挤出机中,在160℃-180℃下混炼后挤出造粒,并对颗粒进行筛分处理,制得预成品;4)先将预成品通入冷却机中冷却至50℃,再置于室温中自然冷却24h,制得抗老化母粒成品。
通过采用上述技术方案,甲基硅酮的添加在灌封胶的表面形成物理屏障,从而避免氧气进入其内部,以此避免灌封胶中的基团发生氧化反应,从而提高灌封胶的抗老化性能;镍络合物用于转移灌封胶中光敏发色团激发态的能量并将其以无害的形式散失,从而避免灌封胶发生光降解反应而老化;甲基硅酮与镍络合物具有相辅相成的作用,有利于提高抗老化母粒的抗老化效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述填料包括硅微粉与滑石粉。
通过采用上述技术方案,硅微粉具有坚硬、化学性能稳定的优点,将其作为填料加入体系中,有利于提高灌封胶的耐磨性能;滑石粉的结晶构造是呈层状的,具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润性,将其作为填料加入体系中,用于弥补硅微粉流动性差的缺陷,两种组分互相协同,有利于提高灌封胶的稳定性、张力强度、剪切强度、挠曲强度、压力强度、伸张率以及热膨胀系数。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述硅微粉与滑石粉的质量份数比为1:(1-2.5)。
通过采用上述技术方案,硅微粉与滑石粉的添加比需控制在合适的范围内,若硅微粉添加量过多,灌封胶的硬度过大,会影响灌封胶的流动性与粘附性能;若滑石粉的添加量过多,则灌封胶过于滑腻,其固化效率会降低,固化后的粘附性会下降。
综上所述,本发明包括以下至少一种有益技术效果:
1.采用本方案的灌封胶配方制备出的灌封胶具有良好的抗老化性能;
2.TiO2/环氧树脂/聚氨酯乳液的添加不仅有利于提高灌封胶的力学性能,而且还有利于提高灌封胶的抗老化性能;
3.抗老化助剂在抗老化母粒制备过程中实现了预分散,在灌封胶制备的过程中又得到了二次分散,提高了助剂在体系中分散的均匀度,相比直接向体系中加入抗老化助剂,抗老化母粒不仅提高了灌封胶的抗老化性能,还保证了产品的质量稳定性。
具体实施方式
实施例1为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,按重量份数包括以下组分:
沥青87.35份、橡胶粉32份、硅微粉6.73份、滑石粉11.77份、芳烃油5份、HLAS与UVP-327插层磷酸锆粉末5份、SBS改性剂3.75份、抗老化母粒3份、EVA 2份、活性炭1.65份以及稳定剂0.25份;
HLAS与UVP-327插层磷酸锆粉末的制备方法为:
1)称取以下重量份组分:磷酸锆粉末10份、磷酸乙二胺0.2份、HLAS 0.1份、UVP-327 0.04份以及丙酮15份;
2)改性溶液制备:取一洁净烧杯A,向烧杯A中加入HALS与UVP-327,再加入1份丙酮,搅拌使HALS与UVP-327完全溶解于丙酮中,制成改性溶液;
3)浸渍插层:取另一洁净烧杯B,向烧杯B中加入磷酸乙二胺与剩余的14份丙酮,磷酸乙二胺溶解于丙酮中,再加入磷酸锆粉末,缓慢搅拌使磷酸锆分散均匀,制成悬浮液,将改性溶液缓慢倒入悬浮液中,电磁搅拌45min,制得混合物;
4)后处理:对混合物进行离心处理,再用纯水洗涤2次后在60℃烘箱中烘干至恒重,制得改性磷酸锆粉末;
抗老化母粒的制备方法为:
1)按重量份分别称取以下组分:聚乙烯树脂60份、甲基硅酮9份、镍络合物7.5份、氢氧化镁6.5份以及硬脂酸镁2份;
2)将聚乙烯树脂、甲基硅酮、镍络合物、氢氧化镁以及硬脂酸镁按b1中的称取份数添加至混料机中混合均匀,混合温度为55℃,混合时间为15min,制得混合料;
3)将混合料送入双螺杆挤出机中,在170℃下混炼后挤出造粒,并对颗粒进行筛分处理,制得预成品;
4)先将预成品通入冷却机中冷却至50℃,再置于室温中自然冷却24h,制得抗老化母粒成品。
实施例2为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,按重量份数包括以下组分:
沥青95.6份、橡胶粉15份、硅微粉1份、滑石粉1份、芳烃油1份、HLAS与UVP-327插层磷酸锆粉末2份、SBS改性剂2份、抗老化母粒1份、EVA 1份、活性炭0.3份以及稳定剂0.1份;
HLAS与UVP-327插层磷酸锆粉末与抗老化母粒的制备方法均同实施例1。
实施例3为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,按重量份数包括以下组分:
沥青79.1份、橡胶粉50份、硅微粉12.73份、滑石粉22.27份、芳烃油9份、HLAS与UVP-327插层磷酸锆粉末8份、SBS改性剂5.5份、抗老化母粒5份、EVA 3份、活性炭3份以及稳定剂0.4份;
HLAS与UVP-327插层磷酸锆粉末与抗老化母粒的制备方法均同实施例1。
实施例4为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,与实施例1的不同之处在于:
添加硅微粉9.25份、滑石粉9.25份。
实施例5为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,与实施例1的不同之处在于:
添加硅微粉5.29份、滑石粉13.21份。
实施例6为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,与实施例1的不同之处在于:
向组分中添加TiO2/聚氨酯乳液6.5份;
TiO2/聚氨酯乳液的制备方法是:
1)向6份重量份的脂肪族聚氨酯乳液中添加2份重量份的TiO2粉末继续搅拌10min,制得预成品乳液;
2)对预成品乳液进行挤出、造粒处理,再将颗粒加热至熔融态,制得TiO2/聚氨酯乳液。
实施例7为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,与实施例1的不同之处在于:
向组分中添加环氧树脂/聚氨酯乳液;
环氧树脂/聚氨酯乳液的制备方法是:
1)先将3份重量份的环氧树脂溶解在乙酸乙酯溶液中,再向溶解液中添加6份重量份的脂肪族聚氨酯乳液,搅拌均匀制得混合物乳液;
2)对混合物乳液进行挤出、造粒处理,再将颗粒加热至熔融态,制得环氧树脂/聚氨酯乳液。
实施例8为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,与实施例1的不同之处在于:
向组分中添加TiO2/环氧树脂/聚氨酯乳液;
TiO2/环氧树脂/聚氨酯乳液的制备方法为:
1)先将3份重量份的环氧树脂溶解在乙酸乙酯溶液中,再向溶解液中添加6份重量份的聚氨酯乳液,搅拌均匀制得混合物乳液;
2)向混合物乳液中添加2份重量份的TiO2粉末继续搅拌10min,制得预成品乳液;
3)对预成品乳液进行挤出、造粒处理,再将颗粒加热至熔融态,制得TiO2/环氧树脂/聚氨酯乳液。
对比例1为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,与实施例1的不同之处在于:
组分不添加HLAS与UVP-327插层磷酸锆粉末。
对比例2为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,与实施例1的不同之处在于:组分中添加的5份磷酸锆粉末不做HLAS与UVP-327插层改性处理。
对比例3为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,与实施例1的不同之处在于:组分中添加的抗老化母粒3份用抗老化助剂3份替代;
抗老化助剂包括甲基硅酮1.63份与镍络合物1.37份。
对比例4为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,与实施例1的不同之处在于:
组分中添加硅微粉12.33份、滑石粉6.17份。
对比例5为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,与实施例1的不同之处在于:
组分中添加硅微粉4.625份、滑石粉13.875份。
对比例6为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,与实施例1的不同之处在于:
组分中只添加硅微粉18.5份。
对比例7为本发明公开的一种橡胶沥青灌封胶,与实施例1的不同之处在于:
组分中只添加滑石粉18.5份。
性能检测试验
对实施例1-8以及对比例1-7所制备出的灌封胶进行固化后取样,并对样品进行以下性能检测试验。
1、耐热性能检测
软化点检测:根据JTG E20-2011中的T0606沥青软化点试验检测样品的软化点,以软化点表征样品的耐热性能,样品的软化点越高,其耐热性能越强,检测结果记录在表1中;流动值检测:根据JT/T 740-2015中的流动试验检测样品的流动值,样品的流动值越大,说明样品的耐热性能越差,检测结果记录在表1中。
表1-样品的耐热试验数据
样品 |
软化点(℃) |
流动值(mm) |
实施例1 |
87.2 |
1 |
实施例2 |
85.5 |
2 |
实施例3 |
86.3 |
1 |
实施例4 |
86.9 |
1 |
实施例5 |
85.4 |
2 |
实施例6 |
89.1 |
1 |
实施例7 |
90.6 |
0 |
实施例8 |
92.7 |
0 |
对比例1 |
79.8 |
4 |
对比例2 |
83.5 |
3 |
对比例3 |
84.1 |
3 |
对比例4 |
84.8 |
3 |
对比例5 |
82.6 |
3 |
对比例6 |
84.3 |
3 |
对比例7 |
81.9 |
3 |
2、柔韧性检测
锥入度检测:根据JT/T 740-2015中的锥入度检测试验使用锥入度试验仪检测样品的锥入度,以锥入度表征样品的柔韧性,样品的锥入度数值越大说明样品的柔韧性越好,50≤普通型灌封胶的锥入度(0.1mm)≤90,但实际灌缝时灌封胶不宜过软,其锥入度在范围值内越低越好,检测结果记录在表2中;
弹性恢复率检测:根据JT/T 740-2015中的弹性恢复率检测试验使用弹性试验仪检测样品的弹性恢复率,样品的弹性恢复率数值越大,说明样品的变形恢复能力越好,检测结果记录在表2中;
低温拉伸检测:根据JT/T 740-2015中的低温拉伸试验使用拉伸试验机检测样品的低温拉伸性能,在-10℃恒温条件下,将样品置于拉伸试验机中拉伸7.5mm,3次循环拉伸后,观察样品无断裂情况,则样品低温拉伸检测通过,说明样品在该检测指标下拉伸性能合格,检测结果记录在表2中。
3、抗老化性能检测
根据JTG E20-2011中T0610沥青旋转薄膜加热试验对样品进行老化处理,老化处理结束后再检测样品的弹性恢复率以及低温拉伸性能,通过与样品老化前的弹性恢复率与低温拉伸性能进行对比,以表征样品的抗老化性能,样品老化前后两项性能变化差距越小,说明样品的抗老化性能越强,检测结果记录在表2中;
弹性恢复率检测:根据JT/T 740-2015中的弹性恢复率检测试验使用弹性试验仪检测样品的弹性恢复率,检测结果记录在表2中;
低温拉伸检测:根据JT/T 740-2015中的低温拉伸试验使用拉伸试验机检测样品的低温拉伸性能,在-10℃恒温条件下,将样品置于拉伸试验机中拉伸7.5mm,3次循环拉伸后,观察样品无断裂情况,则样品低温拉伸检测通过,说明样品在该检测指标下拉伸性能合格,检测结果记录在表2中。
表2-样品的柔韧性及抗老化性能检测数据
由表1、表2中样品的各项性能检测数据可知:
1、使用HLAS与UVP-327插层磷酸锆粉末的实施例样品在进行老化试验之后其弹性恢复率的下降值明显低于不使用其的对比例,说明HLAS与UVP-327插层磷酸锆粉末具有显著提高样品耐热性能以及抗老化性能的作用,这可能是因为磷酸锆本身是耐热性材料,而使用HLAS与UVP-327改性之后的磷酸锆粉末的抗老化性能明显提升,从而使得灌封胶体系的耐老化性能显著提升;但是,由于磷酸锆本身是耐磨性材料,HLAS与UVP-327插层磷酸锆粉末的添加会在一定程度上降低样品的柔韧性,但样品可通过低温拉伸,说明其柔韧性的降低对其综合性能的影响不大;
2、TiO2/聚氨酯乳液、环氧树脂/聚氨酯乳液以及TiO2/环氧树脂/聚氨酯乳液的添加均有利于提高样品的耐热性能、柔韧性以及抗老化性能,这可能是因为聚氨酯以及环氧树脂本身具有良好的耐热性及抗老话性能,复配改性之后的组分之间具有良好的协同作用,从而提高了灌封胶体系的各项性能;
TiO2/环氧树脂/聚氨酯乳液对于提升样品的耐热性能以及抗老话性能的效果最为显著,这可能是因为TiO2粉末、环氧树脂以及聚氨酯乳液三者复配后产生的协同作用更为有效,使灌封胶具有更良好的耐热效果;
3、硅微粉与滑石粉的添加比例会影响样品的耐热性能与柔韧性能,由于硅微粉本身是耐热材料,硅微粉添加量较多时,样品的耐热性能相较于滑石粉添加量较多时的耐热性能更好;而且硅微粉与滑石粉本身是具有一定耐磨性的材料,添加过多时会在一定程度上影响样品的柔韧性,但是实施例样品均通过低温拉伸试验检测,说明柔韧性的降低对样品的综合性能影响不大;
4、使用抗老化母粒代替抗老化助剂明显提高了灌封胶的抗老化性能。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。