CN112552868B - 一种超高透明硅酮结构密封胶及其制备方法 - Google Patents

一种超高透明硅酮结构密封胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高透明硅酮结构密封胶及其制备方法。所述超高透明硅酮密封胶包括基础聚合物、增塑剂、填料、交联剂、偶联剂和有机锡类催化剂。本发明选用改性107作为基础聚合物，选用改性硅油作为增塑剂，配合气相法二氧化硅作为填料，制备得到的硅酮密封胶透明度高，适合用于玻璃采光顶接缝密封；点式幕墙和全玻璃幕墙接缝密封；透明材质采光棚接缝密封；镜子、镀膜玻璃及夹胶玻璃密封。

Description

一种超高透明硅酮结构密封胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及硅酮密封胶领域，尤其涉及一种超高透明硅酮密封胶及其制备方法。
背景技术
随着科技和生活水平的提升，人们的审美要求也越来越高，以人居舒适性为核心的建筑更加关注建筑与自然的关系。采光顶充分利用自然光，将室内外环境融于一体，受到建筑师的青睐。目前市面上应用较多的采光顶主要有玻璃采光顶、聚碳酸酯采光顶和膜结构采光顶等等，而采光顶的接缝处理、防水密缝通常需要用到密封胶。有机硅杂色胶以碳酸钙为填料，成品胶颜色深且不具有透明度，装饰性差，在一些需要透明密封的场所使用受到限制；透明有机硅密封胶以二氧化硅为填料，透明度比杂色胶好很多，在玻璃采光顶等领域密封时可达到“浑然天成”的视觉效果而格外受到市场欢迎。
目前市场上的透明有机硅密封胶主要有酸型、醇型和肟型三大类，但是，脱酸型硅酮密封胶固化过程中产生的副产物醋酸有刺激性气味，对金属有腐蚀性，且不能粘接水泥制件，限制了它在建筑领域的应用，目前只能用来粘接玻璃，用作鱼缸胶。肟型交联剂由于和基础聚合物的相容性不好，所以无法制备脱肟型的超高透明硅酮密封胶。醇型胶的制备过程中存在黏度高峰，且钛催化剂都是有颜色的，这也限制了醇型超高透明硅酮密封胶的应用。因此，有必要开发一种超高透明醇型硅酮结构胶。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种超高透明硅酮密封胶，该硅酮密封胶透明度高。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种超高透明硅酮密封胶，包括基础聚合物、增塑剂、填料、交联剂、偶联剂和有机锡类催化剂，其中，所述基础聚合物的分子式如式(I)所示：
Figure BDA0002834076620000021
式(I)中，R为甲基、乙烯基或甲氧基，R’为甲基，x为2或3，y为2或3，R1、R2为苯基，R3、R4为甲基，n/m＝7.8-13.08；
所述增塑剂的分子式如式(II)所示：
Figure BDA0002834076620000022
式(II)中，b/a＝7.8-13.08；
所述填料为气相法二氧化硅。
目前市场上的中性透明密封胶主要是采用普通107(羟基封端的聚二甲基硅氧烷)搭配气相法二氧化硅，而普通107与气相法二氧化硅的折射率差别较大，导致制备的密封胶的透明度不够。本发明的基础聚合物是一种改性107，该改性107是在普通107分子中嵌入了高折射率的Si-Ph链段，在107分子链中引入高折射率的苯基，并通过限定n/m值控制107分子链中苯基含量，使改性107与气相法二氧化硅的折射率相差小于0.08，从而有利于提高密封胶的透明度，但是仅仅在107分子链中引入苯基，制备的密度胶仍存在保质期短、有黏度高峰的问题。因此，本发明进一步将107末端的羟基改性成烷氧基，从而解决了密封胶存在黏度高峰和保质期短的问题，且烷氧基封端的107可以直接用无色的有机锡来催化，不会对透明度有影响。
本发明的增塑剂是一种改性硅油，该改性硅油是在现有增塑剂二甲基聚硅氧烷分子中引入Si-Ph基团，从而提高硅油的折射率，有利于制备得到的超高透明硅酮密封胶。
相较于常规的MS高透明胶或者常规107与气相法二氧化硅所制备的密封胶，本发明选用上述改性107作为基础聚合物，选用上述改性硅油作为增塑剂，配合气相法二氧化硅，制备得到的硅酮密封胶透明度更高，且浸水后不泛白、透明度也不受影响。
进一步地，所述超高透明硅酮密封胶包括以下重量份的组分：
Figure BDA0002834076620000031
试验发现，该改性硅油的用量过低，则密封胶的施工性能较差，改性硅油的用量过高，密封胶存在渗油的风险，且力学性能较差。因此，综合考虑密封胶的施工性能和力学性能，本发明的改性硅油用量为5-15份。
填料的用量过低，则密封胶的力学性能较低，若填料用量过高，则导致密封胶的施工性能差，因此，本发明的填料用量优选10-15份，使得制备得到的密封胶兼具良好的力学性能和施工性能。
本发明通过优选各组分的用量，制备得到的硅酮密封胶能够满足《GB/T16776建筑用硅酮结构密封胶》的性能要求，且透明度高。
进一步地，所述基础聚合物的制备方法为：将100重量份式(III)化合物和5重量份乙烯基三甲氧基硅烷加入反应容器中抽真空搅拌10-20min后，加入1.5重量份甲基三甲氧基硅烷、0.1重量份二丁胺和0.05重量份醋酸，在80℃通氮气搅拌30min，冷却至室温，得到所述基础聚合物；
Figure BDA0002834076620000032
式(III)中，R1、R2为苯基，R3、R4为甲基，n/m＝7.8-13.08。
相较于普通107分子或者其它种类的苯基107分子，采用本发明特定基础聚合物制备得到的密封胶具有更高的透明度、更长的保质期，且无黏度高峰。
基础聚合物黏度过高，密封胶的施工性能较差，黏度过低，则密封胶的力学性能降低，进一步地，所述基础聚合物在25℃的黏度为5000-100000mpa.s，采用该黏度范围的基础聚合物所制备得到的密封胶兼具良好的力学性能和施工性能。本发明的基础聚合物可以是采用一种黏度的基础聚合物，可以由多种不同黏度的基础聚合物混合得到。
进一步地，所述增塑剂在25℃的黏度为100-12500mpa.s，采用该黏度范围的增塑剂所制备得到的密封胶兼具良好的力学性能和施工性能。
进一步地，所述气相法二氧化硅的比表面积为130-400m2/g。
进一步地，所述交联剂包括甲基三甲氧基硅烷或其低聚物、乙烯基三甲氧基硅烷或其低聚物、丙基三甲氧基硅烷或其低聚物、硅酸甲酯、硅酸乙酯中的至少一种。
进一步地，所述偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
进一步地，所述有机锡类催化剂包括二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡、二月桂酸二辛基锡中的至少一种，上述种类催化剂不影响密封胶的透明度。
本发明还提供了上述超高透明硅酮密封胶的制备方法，将基础聚合物、增塑剂和交联剂加入反应容器，在真空搅拌15-30min，加入填料后真空搅拌40-60min，加入偶联剂和有机锡类催化剂真空搅拌10-30min后，出料，得到所述超高透明硅酮密封胶。本发明制备工艺简单，且制备得到的密封胶产品透明度高。
本发明制备得到的硅酮密封胶透明度高，适合用于玻璃采光顶接缝密封；点式幕墙和全玻璃幕墙接缝密封；透明材质采光棚接缝密封；镜子、镀膜玻璃及夹胶玻璃密封。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
相较于常规的MS高透明胶或者常规107与气相法二氧化硅配合所制备的密封胶，本发明选用改性107作为基础聚合物，控制基础聚合物中的苯基含量，选用改性硅油作为增塑剂，配合气相法二氧化硅，制备得到的硅酮密封胶透明度更高，适合用于玻璃采光顶接缝密封；点式幕墙和全玻璃幕墙接缝密封；透明材质采光棚接缝密封；镜子、镀膜玻璃及夹胶玻璃密封。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，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。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种超高透明硅酮密封胶，包括以下重量份的组分：
Figure BDA0002834076620000051
基础聚合物的分子式如式(I)所示：
Figure BDA0002834076620000052
式(I)中，R为甲氧基，R’为甲基，x＝y＝2，R1、R2为苯基，R3、R4为甲基，n/m＝7.8；
所述基础聚合物由在25℃的黏度为20000mpa.s的基础聚合物A和在25℃的黏度为80000mpa.s的基础聚合物B按重量比1:1混合得到，基础聚合物A和基础聚合物B的制备方法均为：将100重量份式(III)化合物和5重量份乙烯基三甲氧基硅烷加入反应容器中抽真空搅拌10-20min后，加入1.5重量份甲基三甲氧基硅烷、0.1重量份二丁胺和0.05重量份醋酸，在80℃通氮气搅拌30min，冷却至室温，得到所述基础聚合物；
Figure BDA0002834076620000053
Figure BDA0002834076620000061
式(III)中，R1、R2为苯基，R3、R4为甲基，n/m＝7.8。
所述增塑剂的分子式如式(II)所示：
Figure BDA0002834076620000062
式(II)中，b/a＝7.8；
所述增塑剂在25℃的黏度为350mpa.s；
所述填料为气相法二氧化硅，其比表面积为150m2/g。
本实施例的超高透明硅酮密封胶的制备方法为：将基础聚合物、增塑剂和交联剂加入反应容器，在真空搅拌20min，加入填料后真空搅拌50min，加入偶联剂和有机锡类催化剂真空搅拌25min后，出料，得到所述超高透明硅酮密封胶。
实施例2
一种超高透明硅酮密封胶，包括以下重量份的组分：
Figure BDA0002834076620000063
基础聚合物的分子式如式(I)所示：
Figure BDA0002834076620000064
式(I)中，R为甲氧基，R’为甲基，x＝y＝2，R1、R2为苯基，R3、R4为甲基，n/m＝7.8；
所述基础聚合物由在25℃的黏度为50000mpa.s的基础聚合物A和在25℃的黏度为80000mpa.s的基础聚合物B按重量比2:1混合得到。基础聚合物A和基础聚合物B的制备方法均为：将100重量份式(III)化合物和5重量份乙烯基三甲氧基硅烷加入反应容器中抽真空搅拌10-20min后，加入1.5重量份甲基三甲氧基硅烷、0.1重量份二丁胺和0.05重量份醋酸，在80℃通氮气搅拌30min，冷却至室温，得到所述基础聚合物；
Figure BDA0002834076620000071
式(III)中，R1、R2为苯基，R3、R4为甲基，n/m＝7.8。
所述增塑剂的分子式如式(II)所示：
Figure BDA0002834076620000072
式(II)中，b/a＝7.8；所述增塑剂在25℃的黏度为1000mpa.s；
所述填料为气相法二氧化硅，其比表面积为170m2/g。
本实施例的超高透明硅酮密封胶的制备方法为：将基础聚合物、增塑剂和交联剂加入反应容器，在真空搅拌15min，加入填料后搅拌60min，加入偶联剂和有机锡类催化剂搅拌10min后，出料，得到所述超高透明硅酮密封胶。
实施例3
一种超高透明硅酮密封胶，包括以下重量份的组分：
Figure BDA0002834076620000073
Figure BDA0002834076620000081
基础聚合物的分子式如式(I)所示：
Figure BDA0002834076620000082
式(I)中，R为甲氧基，R’为甲基，x＝y＝2，R1、R2为苯基，R3、R4为甲基，n/m＝7.8；
所述基础聚合物在25℃的黏度为50000mpa.s，其制备方法为：将100重量份式(III)化合物和5重量份乙烯基三甲氧基硅烷加入反应容器中抽真空搅拌10-20min后，加入1.5重量份甲基三甲氧基硅烷、0.1重量份二丁胺和0.05重量份醋酸，在80℃通氮气搅拌30min，冷却至室温，得到所述基础聚合物；
Figure BDA0002834076620000083
式(III)中，R1、R2为苯基，R3、R4为甲基，n/m＝7.8。
所述增塑剂的分子式如式(II)所示：
Figure BDA0002834076620000084
式(II)中，b/a＝7.8；所述增塑剂在25℃的黏度为12500mpa.s；
所述填料为气相法二氧化硅，其比表面积为200m2/g。
本实施例的超高透明硅酮密封胶的制备方法为：将基础聚合物、增塑剂和交联剂加入反应容器，在真空搅拌30min，加入填料后搅拌40min，加入偶联剂和有机锡类催化剂搅拌30min后，出料，得到所述超高透明硅酮密封胶。
实施例4
本实施例的密封胶的组成和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例所用基础聚合物分子式如式(I)所示，式(I)中，n/m＝8.5；所述增塑剂的分子式如式(II)所示，式(II)中，b/a＝8.5。
实施例5
本实施例的密封胶的组成和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例所用基础聚合物分子式如式(I)所示，式(I)中，n/m＝10.2；所述增塑剂的分子式如式(II)所示，式(II)中，b/a＝10.2。
实施例6
本实施例的密封胶的组成和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例所用基础聚合物分子式如式(I)所示，式(I)中，n/m＝13.08；所述增塑剂的分子式如式(II)所示，式(II)中，b/a＝13.08。
对比例1
本对比例的密封胶为安泰-多功能透明胶623。
对比例2
对比例的密封胶的组成和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，本对比例的基础聚合物选用普通107(羟基封端的聚二甲基硅氧烷)。
对比例3
对比例的密封胶的组成和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，本对比例所用基础聚合物分子式如式(I)所示，式(I)中，n/m＝7；所述增塑剂的分子式如式(II)所示，式(II)中，b/a＝7。
对比例4
对比例的密封胶的组成和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，本对比例所用基础聚合物分子式如式(I)所示，式(I)中，n/m＝14；所述增塑剂的分子式如式(II)所示，式(II)中，b/a＝14。
对上述实施例和对比例的密封胶的浸水前后的透明度进行性能测试，透光率与雾度的测试参照GB/T 2410-2008《透明塑料观光率及雾度的测定》，其中，试样统一制成50*12*12mm玻璃-玻璃的H型试件进行测试，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002834076620000101
由表1结果可知，相较于常规的MS高透明胶或者常规107与气相法二氧化硅所制备的密封胶，本发明选用改性107作为基础聚合物，选用改性硅油作为增塑剂，配合气相法二氧化硅，制备得到的硅酮密封胶透明度更高，且浸水后不泛白、透明度也不受影响。此外，实施例1、实施例4-6和对比例3-4结果表明，基础聚合物的苯基含量过高或过低也会导致因基础聚合物与气相法二氧化硅的折射率差别较大而使密封胶的透明度不够，因此，本发明通过限定基础聚合物的n/m＝7.8-13.08，确保基础聚合物与气相法二氧化硅的折射率相差小于0.08，有利于提高密封胶的透明度。
根据GB/T 16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》测定上述实施例1-3的密封胶的力学性能，结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002834076620000102
由表2结果可知，本发明制备得到的密封胶具有良好的力学性能，能够满足《GB/T16776建筑用硅酮结构密封胶》的性能要求。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种超高透明硅酮密封胶，其特征在于，包括以下重量份的组分：
基础聚合物 100份
增塑剂 5-15份
填料 10-15份
交联剂 5-8份
偶联剂 0.5-1.5份
有机锡类催化剂 0.05-0.1份；
所述基础聚合物在25℃的黏度为5000-100000mpa；所述增塑剂的分子式如式（II）所示：
Figure 28951DEST_PATH_IMAGE001
式（II）
式（II）中，b/a=7.8-13.08；
所述填料为气相法二氧化硅；
所述基础聚合物的制备方法为：将100重量份式（III）化合物和5重量份乙烯基三甲氧基硅烷加入反应容器中抽真空搅拌10-20min后，加入1.5重量份甲基三甲氧基硅烷、0.1重量份二丁胺和0.05重量份醋酸，在80℃通氮气搅拌30min，冷却至室温，得到所述基础聚合物；
Figure 33947DEST_PATH_IMAGE002
III
式（III）中，R1、R2为苯基，R3、R4为甲基，n/m=7.8-13.08。
2.根据权利要求1所述的超高透明硅酮密封胶，其特征在于，所述增塑剂在25℃的黏度为100-12500mpa.s。
3.根据权利要求1所述的超高透明硅酮密封胶，其特征在于，所述气相法二氧化硅的比表面积为130-400m2/g。
4.根据权利要求1所述的超高透明硅酮密封胶，其特征在于，所述交联剂包括甲基三甲氧基硅烷或其低聚物、乙烯基三甲氧基硅烷或其低聚物、丙基三甲氧基硅烷或其低聚物、硅酸甲酯、硅酸乙酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的超高透明硅酮密封胶，其特征在于，所述偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的超高透明硅酮密封胶，其特征在于，所述有机锡类催化剂包括二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡、二月桂酸二辛基锡中的至少一种。
7.权利要求1-6任一项所述的超高透明硅酮密封胶的制备方法，其特征在于，将基础聚合物、增塑剂和交联剂加入反应容器，在真空搅拌15-30min，加入填料后真空搅拌40-60min，加入偶联剂和有机锡类催化剂真空搅拌10-30min后，出料，得到所述超高透明硅酮密封胶。
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