CN112480853A - 一种有机硅改性聚醚型免钉胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有机硅改性聚醚型免钉胶及其制备方法，该免钉胶由以下质量份数的组分组成：有机硅改性聚醚15‑35份、增塑剂10‑35份、无机固体粉料20‑60份、辅助添加剂0.4‑3.0份、除水剂1.0‑4.0份、硅烷偶联剂0.5‑3.0份和催化剂0.15‑2.0份。这样，该免钉胶的力学性能优异，并与多种基材的粘接性好，改善了易老化与脱落的缺点，适用于各种室内外装饰装潢，可满足替代现有技术中需要使用溶剂型免钉胶的要求，还可有效避免了挥发性有毒溶剂的使用，减少对环境的污染，而且生产工艺简单，有利于推广普及应用。

Description

一种有机硅改性聚醚型免钉胶及其制备方法
技术领域
本发明属于免钉胶技术领域，具体涉及一种有机硅改性聚醚型免钉胶及其制备方法。
背景技术
免钉胶是一种粘合力极强的新型多功能建筑结构强力胶，能够代替钉子、焊接或不易钻孔的表面来固定和粘接木材、水泥、玻璃、陶瓷、金属等材料，能够最大限度减少对基材的损伤以及避免噪音和粉尘污染，在室内外墙面装饰安装等行业具有多种用途。
目前现有的免钉胶主要以溶剂型免钉胶为主，但是申请人发现：现有的溶剂型免钉胶由于因需溶剂挥发原因易造成空气污染和危害身体健康，粘接性较差，受环境影响易发生老化和脱落等现象，因此开发一种对环境污染小，粘结性强，受环境影响不易老化和脱落的免钉胶还很有必要。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种力学性能优异，与多种基材的粘接性好，有效改善易老化与脱落的缺点，适用于各种室内外装饰装潢，还可有效避免了挥发性有毒溶剂的使用，减少对环境的污染，且生产工艺简单的有机硅改性聚醚型免钉胶。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种有机硅改性聚醚型免钉胶，由以下质量份数的组分组成：
Figure BDA0002816732190000011
Figure BDA0002816732190000021
进一步地，所述有机硅改性聚醚的端基为二甲氧基甲基硅烷基或三甲氧基硅烷基，主链为聚氧丙烯醚。
进一步地，所述增塑剂是环氧乙酰蓖麻油、邻苯二甲酸酯和分子量为1000-5000的聚醚多元醇PPG中的至少一种，优选邻苯二甲酸二异壬酯和PPG2000中的一种或两种组合。
进一步地，所述无机固体粉料包括惰性填料重质碳酸钙、滑石粉的一种或者组合，以及活性填料如经脂肪酸改性的纳米活性碳酸钙；其中，所述惰性填料重质碳酸钙、滑石粉的平均粒径为2.0-3.0μm，比表面积为1.0-3.0m2/g；所述活性填料如经脂肪酸改性的纳米活性碳酸钙是D50≤0.08μm、水分含量≤0.50％、表面经包膜处理的钛白粉二氧化钛、疏水性气相二氧化硅中的一种或者两种组合。
进一步地，所述辅助添加剂是触变剂、抗紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或多种。
进一步地，所述触变剂是聚酰胺蜡和有机蒙脱土中的一种；所述抗紫外线吸收剂是Tinuvin326、Tinuvin1130、UV-24、UV-3638中的一种；所述光稳定剂为UV-3346、B-75、Tinuvin5050中的一种；所述辅助添加剂优选聚酰胺蜡和B-75。
进一步地，所述除水剂是乙烯基三甲氧基硅烷、二异丁基醚三甲氧基硅烷中的一种，优选乙烯基三甲氧基硅烷。
进一步地，所述硅烷偶联剂是N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、双(三甲氧基硅基丙基)胺、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，优选N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
进一步地，所述催化剂是有机锡类或钛类催化剂，优选二月桂酸二丁锡、二月桂酸二辛基锡、螯合锡如双乙酰丙酮基二丁基锡、四异丙基钛酸酯和四正丁基钛酸酯中的一种。
一种有机硅改性聚醚型免钉胶的制备方法，包括以下步骤：
a1.将部分的有机硅改性聚醚和部分的增塑剂，与无机固体粉料和辅助添加剂混合搅拌；
a2.继续加入剩余的有机硅改性聚醚和增塑剂，然后先低速搅拌，再高速真空搅拌，同时加热升温，得到第一混合物料；
a3.对第一混合物料进行恒温冷却后加入除水剂、硅烷偶联剂，混合搅拌，反应得到第二混合物料；
a4.在第二混合物料中加入催化剂混合搅拌，然后在真空条件下进行脱水搅拌，之后恒温冷却得到有机硅改性聚醚型免钉胶。
本发明主要具有以下有益效果：
通过采用上述技术方案，所述有机硅改性聚醚型免钉胶的力学性能优异，同时提高了免钉胶与多种基材的粘接性，改善了易老化与脱落的缺点，适用于各种室内外装饰装潢，大型室外广告牌和设施设备的粘接和固定，可满足替代现有技术中需要使用溶剂型免钉胶的要求，还可有效避免了挥发性有毒溶剂的使用，减少对环境的污染，而且生产工艺简单，有利于推广普及应用。
附图说明
图1是本发明所述的一种有机硅改性聚醚型免钉胶实施例的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所述的一种有机硅改性聚醚型免钉胶，由以下质量份数的组分组成：
Figure BDA0002816732190000041
其中，所述有机硅改性聚醚的端基为二甲氧基甲基硅烷基或三甲氧基硅烷基，主链为聚氧丙烯醚；所述增塑剂是环氧乙酰蓖麻油、邻苯二甲酸酯和分子量为1000-5000的聚醚多元醇PPG中的至少一种，优选邻苯二甲酸二异壬酯和PPG2000中的一种或两种组合；所述无机固体粉料包括惰性填料重质碳酸钙、滑石粉的一种或者组合，以及活性填料如经脂肪酸改性的纳米活性碳酸钙；其中，所述惰性填料重质碳酸钙、滑石粉的平均粒径为2.0-3.0μm，比表面积为1.0-3.0m2/g；所述活性填料如经脂肪酸改性的纳米活性碳酸钙是D50≤0.08μm、水分含量≤0.50％、表面经包膜处理的钛白粉二氧化钛、疏水性气相二氧化硅中的一种或者两种组合；所述辅助添加剂是触变剂、抗紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或多种；所述触变剂是聚酰胺蜡和有机蒙脱土中的一种；所述抗紫外线吸收剂是Tinuvin326、Tinuvin1130、UV-24、UV-3638中的一种；所述光稳定剂为UV-3346、B-75、Tinuvin5050中的一种；所述辅助添加剂优选聚酰胺蜡和B-75，比如：BASF(巴斯夫)公司销售的复配型产品B-75；所述除水剂是乙烯基三甲氧基硅烷、二异丁基醚三甲氧基硅烷中的一种，优选乙烯基三甲氧基硅烷；所述硅烷偶联剂是N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、双(三甲氧基硅基丙基)胺、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，优选N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，比如：湖北回天新材料股份公司销售的产品N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(产品型号为LT-792)；所述催化剂是有机锡类或钛类催化剂，优选二月桂酸二丁锡、二月桂酸二辛基锡、螯合锡如双乙酰丙酮基二丁基锡、四异丙基钛酸酯和四正丁基钛酸酯中的一种，比如：德国TIB化学生产的双乙酰丙酮基二丁基锡TIB KAT 226。
如图1所示，本发明所述的一种有机硅改性聚醚型免钉胶的制备方法，具体可以包括以下步骤：
步骤S100.将部分的有机硅改性聚醚和部分的增塑剂，与无机固体粉料和辅助添加剂混合搅拌；具体可以为：将部分的有机硅改性聚醚和部分的增塑剂，与无机固体粉料和辅助添加剂加入搅拌机(如：ROSS双行星搅拌机)中进行低速预搅拌，搅拌时间最好为10min。
步骤S200.继续加入剩余的有机硅改性聚醚和增塑剂，然后先低速搅拌，再高速真空搅拌，同时加热升温，得到第一混合物料；具体可以为：向搅拌机继续加入剩余的有机硅改性聚醚和增塑剂，并在低速搅拌10min后在高速真空条件下搅拌40-50min，温度控制在80-95℃，得到第一混合物料，其中高速真空搅拌的真空度≤-0.09MPa。
步骤S300.对第一混合物料进行恒温冷却后加入除水剂、硅烷偶联剂，混合搅拌，反应得到第二混合物料；其中所述第一混合物料温度最好恒温冷却至50℃以下后加入除水剂、硅烷偶联剂。
步骤S400.在第二混合物料中加入催化剂混合搅拌，然后在真空条件下进行脱水搅拌，之后恒温冷却得到有机硅改性聚醚型免钉胶；其中，加入催化剂后的混合搅拌时间最好为5-10min，在真空条件下继续脱水搅拌的时间最好为10-15min，真空度≤-0.09MPa。
另外，本发明所述的制备方法中采用了两次加入有机硅改性聚醚和增塑剂，可有效解决可能因加入的物料过多、造成粘度过大而需要调节的问题；而且整个制备过程所在环境的温度为25℃，湿度为50％。
这样，本发明所述的有机硅改性聚醚型免钉胶的力学性能优异，同时提高了免钉胶与多种基材的粘接性，改善了易老化与脱落的缺点，适用于各种室内外装饰装潢，大型室外广告牌和设施设备的粘接和固定，可满足替代现有技术中需要使用溶剂型免钉胶的要求，还可有效避免了挥发性有毒溶剂的使用，减少对环境的污染，而且生产工艺简单，有利于推广普及应用。
下面通过具体实施例进一步对本发明所述的有机硅改性聚醚型免钉胶及制备方法做进一步说明。
实施例1
一种有机硅改性聚醚型免钉胶，由如表1的质量百分比的原料制备而成。
表1
Figure BDA0002816732190000061
Figure BDA0002816732190000071
实施例1所述的有机硅改性聚醚型免钉胶的制备方法和过程，包括以下步骤：
步骤S1：按表1所示质量百分比，将有机硅改性聚醚、增塑剂、无机固体粉料、光稳定剂加入到双行星搅拌机中低速预搅拌10min；
步骤S2：继续加入剩余的有机硅改性聚醚和增塑剂，低速搅拌10min后在高速真空条件下搅拌40-50min，温度控制在80-95℃，得到第一混合物料；
步骤S3：在步骤S2所述的第一混合物料中，待温度恒温冷却至50℃以下后加入除水剂、硅烷偶联剂，混合搅拌下反应，得到第二混合物料；
步骤S4：在所述的第二混合物料中，加入催化剂继续混合搅拌5-10min，然后在真空条件下继续脱水搅拌10-15min，恒温冷却后得到分散均匀力学性能良好的有机硅改性聚醚型免钉胶。
实施例2
一种有机硅改性聚醚型免钉胶，由如表2的质量百分比的原料制备而成。
表2
Figure BDA0002816732190000072
Figure BDA0002816732190000081
实例2所述的一种有机硅改性聚醚型免钉胶的制备方法与实施例1的相同，包括以下步骤：
步骤S1：按表2所示质量百分比，将有机硅改性聚醚、增塑剂、无机固体粉料、辅助添加剂加入到双行星搅拌机中低速预搅拌10min；
步骤S2：继续加入剩余的有机硅改性聚醚和增塑剂，低速搅拌10min后在高速真空条件下搅拌40-50min，温度控制在80-95℃，得到第一混合物料；
步骤S3：在步骤S2所述的第一混合物料中，待温度恒温冷却至50℃以下后加入除水剂、硅烷偶联剂，混合搅拌下反应，得到第二混合物料；
步骤S4：在所述的第二混合物料中，加入催化剂继续混合搅拌5-10min，然后在真空条件下继续脱水搅拌10-15min，恒温冷却后得到分散均匀力学性能良好的有机硅改性聚醚型免钉胶。
实施例3
一种有机硅改性聚醚型免钉胶，由如表3的质量百分比的原料制备而成。
表3
Figure BDA0002816732190000082
Figure BDA0002816732190000091
实例3所述的一种有机硅改性聚醚型免钉胶的制备方法与实施例1的相同，包括以下步骤：
步骤S1：按表3所示质量百分比，将有机硅改性聚醚、增塑剂、无机固体粉料、辅助添加剂加入到双行星搅拌机中低速预搅拌10min；
步骤S2：继续加入剩余的有机硅改性聚醚和增塑剂，低速搅拌10min后在高速真空条件下搅拌40-50min，温度控制在80-95℃，得到第一混合物料；
步骤S3：在步骤S2所述的第一混合物料中，待温度恒温冷却至50℃以下后加入除水剂、硅烷偶联剂，混合搅拌下反应，得到第二混合物料；
步骤S4：在所述的第二混合物料中，加入催化剂继续混合搅拌5-10min，然后在真空条件下继续脱水搅拌10-15min，恒温冷却后得到分散均匀力学性能良好的有机硅改性聚醚型免钉胶。
实施例4
一种有机硅改性聚醚型免钉胶，由如表4的质量百分比的原料制备而成。
表4
Figure BDA0002816732190000101
实例4所述的一种有机硅改性聚醚型免钉胶的制备方法与实施例1的相同，包括以下步骤：
步骤S1：按表4所示质量百分比，将有机硅改性聚醚、增塑剂、无机固体粉料、辅助添加剂加入到双行星搅拌机中低速预搅拌10min；
步骤S2：继续加入剩余的有机硅改性聚醚和增塑剂，低速搅拌10min后在高速真空条件下搅拌40-50min，温度控制在80-95℃，得到第一混合物料；
步骤S3：在步骤S2所述的第一混合物料中，待温度恒温冷却至50℃以下后加入除水剂、硅烷偶联剂，混合搅拌下反应，得到第二混合物料；
步骤S4：在所述的第二混合物料中，加入催化剂继续混合搅拌5-10min，然后在真空条件下继续脱水搅拌10-15min，恒温冷却后得到分散均匀力学性能良好的有机硅改性聚醚型免钉胶。
实施例5
一种有机硅改性聚醚型免钉胶，由如表5的质量百分比的原料制备而成。
表5
Figure BDA0002816732190000111
实例5所述的一种有机硅改性聚醚型免钉胶的制备方法与实施例1的相同，包括以下步骤：
步骤S1：按表5所示质量百分比，将有机硅改性聚醚、增塑剂、无机固体粉料、辅助添加剂加入到双行星搅拌机中低速预搅拌10min；
步骤S2：继续加入剩余的有机硅改性聚醚和增塑剂，低速搅拌10min后在高速真空条件下搅拌40-50min，温度控制在80-95℃，得到第一混合物料；
步骤S3：在步骤S2所述的第一混合物料中，待温度恒温冷却至50℃以下后加入除水剂、硅烷偶联剂，混合搅拌下反应，得到第二混合物料；
步骤S4：在所述的第二混合物料中，加入催化剂继续混合搅拌5-10min，然后在真空条件下继续脱水搅拌10-15min，恒温冷却后得到分散均匀力学性能良好的有机硅改性聚醚型免钉胶。
对实施例1～5的机硅改性聚醚型免钉胶按照JC/T 2186-2013《室内墙面轻质装饰板用免钉胶》指标要求进行性能测试；断裂伸长率测试参照GB/T528-1998标准测试，采用拉力试验机(日本岛津进口拉力试验机-AGS-X型)；弹性恢复率按照JC/T881-2001《混凝土建筑接缝用密封胶》指标要求进行测试，具体测试结果见表6。
表6
Figure BDA0002816732190000121
Figure BDA0002816732190000131
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种有机硅改性聚醚型免钉胶，其特征在于，由以下质量份数的组分组成：
Figure FDA0002816732180000011
2.根据权利要求1所述的免钉胶，其特征在于，所述有机硅改性聚醚的端基为二甲氧基甲基硅烷基或三甲氧基硅烷基，主链为聚氧丙烯醚。
3.根据权利要求1或2所述的免钉胶，其特征在于，所述增塑剂是环氧乙酰蓖麻油、邻苯二甲酸酯和分子量为1000-5000的聚醚多元醇PPG中的至少一种，优选邻苯二甲酸二异壬酯和PPG2000中的一种或两种组合。
4.根据权利要求1或2所述的免钉胶，其特征在于，所述无机固体粉料包括惰性填料重质碳酸钙、滑石粉的一种或者组合，以及活性填料如经脂肪酸改性的纳米活性碳酸钙；其中，所述惰性填料重质碳酸钙、滑石粉的平均粒径为2.0-3.0μm，比表面积为1.0-3.0m2/g；所述活性填料如经脂肪酸改性的纳米活性碳酸钙是D50≤0.08μm、水分含量≤0.50％、表面经包膜处理的钛白粉二氧化钛、疏水性气相二氧化硅中的一种或者两种组合。
5.根据权利要求1或2所述的免钉胶，其特征在于，所述辅助添加剂是触变剂、抗紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的免钉胶，其特征在于，所述触变剂是聚酰胺蜡和有机蒙脱土中的一种；所述抗紫外线吸收剂是Tinuvin326、Tinuvin1130、UV-24、UV-3638中的一种；所述光稳定剂为UV-3346、B-75、Tinuvin5050中的一种；所述辅助添加剂优选聚酰胺蜡和B-75。
7.根据权利要求1或2或6所述的免钉胶，其特征在于，所述除水剂是乙烯基三甲氧基硅烷、二异丁基醚三甲氧基硅烷中的一种，优选乙烯基三甲氧基硅烷。
8.根据权利要求1或2或6所述的免钉胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂是N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、双(三甲氧基硅基丙基)胺、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，优选N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
9.根据权利要求1或2或6所述的免钉胶，其特征在于，所述催化剂是有机锡类或钛类催化剂，优选二月桂酸二丁锡、二月桂酸二辛基锡、螯合锡如双乙酰丙酮基二丁基锡、四异丙基钛酸酯和四正丁基钛酸酯中的一种。
10.一种权利要求1至5中任一所述的有机硅改性聚醚型免钉胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a1.将部分的有机硅改性聚醚和部分的增塑剂，与无机固体粉料和辅助添加剂混合搅拌；
a2.继续加入剩余的有机硅改性聚醚和增塑剂，然后先低速搅拌，再高速真空搅拌，同时加热升温，得到第一混合物料；
a3.对第一混合物料进行恒温冷却后加入除水剂、硅烷偶联剂，混合搅拌，反应得到第二混合物料；
a4.在第二混合物料中加入催化剂混合搅拌，然后在真空条件下进行脱水搅拌，之后恒温冷却得到有机硅改性聚醚型免钉胶。
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