CN114133905A - 一种有机硅瓷砖胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有机硅瓷砖胶及其制备方法，其包括特殊硅烷改性聚合物树脂、增塑剂、填料、触变剂、粘结力促进剂以及催化剂，其中，特殊硅烷改性聚合物树脂是以官能度为三和/或官能度为四且数均分子量为4000～8000的支化聚醚为原料制备得到的硅烷改性聚醚树脂；增塑剂为柠檬酸酯、脂肪酸酯、聚醚多元醇中的一种或者多种；粘结力促进剂为环氧基硅烷偶联剂与具有双硅烷结构的硅烷偶联剂的混合物；催化剂为二月桂酸二辛基锡与羧酸铋的混合物。本发明中的有机硅瓷砖胶不仅环保、使用方便、固化速度快，而且具有优良的耐水性以及较高的抗形变位移能力。

Description

一种有机硅瓷砖胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种有机硅瓷砖胶及其制备方法。

背景技术

瓷砖因其美观性及绿色环保性等优点而被广泛地应用于各学校、办公楼、酒店及居民房等地方的墙面和地面。随着人们对高品质建筑装饰材料的追求及房地产行业的迅速发展，大规格、高质量、新品种的瓷砖越来越多，瓷砖铺贴中出现的问题也越来越多。

传统用于铺贴瓷砖的水泥砂浆易在施工后出现空鼓、脱落等问题。目前应用最广泛的水泥基瓷砖胶粘合力有限，对于尺寸太大及瓷砖本身吸水率过低的瓷砖，无法获得较好的粘贴效果；且大多水泥基瓷砖胶是亲水性的，在吸水后易导致物理性能的下降及霉菌的生长。用以替代水泥基瓷砖胶的聚合物基瓷砖胶具有更好的粘合力、柔韧性和疏水性，但存在固化慢、不环保、防水耐久性不好、双组份包装以及使用不方便等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种粘合力好、固化快、耐水性佳的有机硅瓷砖胶及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种有机硅瓷砖胶，其包括特殊硅烷改性聚合物树脂、增塑剂、填料、触变剂、粘结力促进剂以及催化剂，其中，所述特殊硅烷改性聚合物树脂是以官能度为三和/或官能度为四且数均分子量为4000～8000的支化聚醚为原料制备得到的硅烷改性聚醚树脂；所述增塑剂为柠檬酸酯、脂肪酸酯、聚醚多元醇中的一种或者多种；所述粘结力促进剂为环氧基硅烷偶联剂与具有双硅烷结构的硅烷偶联剂的混合物；所述催化剂为二月桂酸二辛基锡与羧酸铋的混合物。

优选地，以重量百分比计，所述有机硅瓷砖胶包括如下原料：

进一步优选地，以重量百分比计，所述有机硅瓷砖胶包括如下原料：

优选地，所述环氧基硅烷偶联剂包括环氧丙基三甲氧基硅烷。

进一步优选地，所述具有双硅烷结构的硅烷偶联剂包括1,2-双三甲氧基硅基乙烷。

优选地，所述粘结力促进剂中所述环氧基硅烷偶联剂与所述具有双硅烷结构的硅烷偶联剂的质量比为(2～4)：1。

进一步优选地，所述粘结力促进剂中所述环氧基硅烷偶联剂与所述具有双硅烷结构的硅烷偶联剂的质量比为(2.5～3.5)：1。

优选地，所述催化剂中所述二月桂酸二辛基锡与所述羧酸铋的质量比为(1～3)：1。

进一步优选地，所述催化剂中所述二月桂酸二辛基锡与所述羧酸铋的质量比为(1.5～2.5)：1。

优选地，所述柠檬酸酯包括柠檬三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三辛酯中的一种或者多种。

优选地，所述脂肪酸酯包括癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二异辛酯中的一种或者多种。

优选地，所述聚醚多元醇的数均分子量为1000～3000，所述聚醚多元醇包括PPG1000、PPG2000、PPG3000中的一种或者多种。

优选地，所述填料包括纳米碳酸钙、轻质碳酸钙、炭黑、白炭黑、重质碳酸钙、滑石粉中的一种或者多种。

优选地，所述触变剂包括气相白炭黑。

优选地，所述其他组分包括除水剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或者多种。

进一步优选地，所述除水剂包括乙烯基三甲基硅烷或异氰酸酯基三甲氧基硅烷。

进一步优选地，所述抗氧剂包括Tinuvin1010。

进一步优选地，所述紫外线吸收剂包括Tinuvin326。

进一步优选地，所述光稳定剂包括Tinuvin770。

本发明的另一方面提供一种有机硅瓷砖胶的制备方法，其包括如下步骤：

(1)填料在100～120℃下烘4～6h；

(2)将特殊硅烷改性聚合物树脂、增塑剂以及烘过的所述填料加入搅拌机，抽真空搅拌1～1.5h；

(3)向步骤(2)的体系中加入触变剂，抽真空搅拌0.5～1.5h；

(4)在氮气的保护下向步骤(3)的体系中加入除水剂，搅拌10～20min后，再加入粘结力促进剂和催化剂，搅拌10～20min得到所述有机硅瓷砖胶。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明中的有机硅瓷砖胶不仅环保、使用方便、固化速度快，而且具有优良的耐水性以及较高的抗形变位移能力。

具体实施方式

一种有机硅瓷砖胶，其包括特殊硅烷改性聚合物树脂、增塑剂、填料、触变剂、粘结力促进剂、催化剂以及其他组分。

本发明中，特殊硅烷改性聚合物树脂是以官能度为三和/或官能度为四且数均分子量为4000～8000的支化聚醚为原料制备得到的硅烷改性聚醚树脂。三官能度或者四官能度的支化聚醚具有更多的活性基团，用其制备的树脂更易于交联以及利于提升有机硅瓷砖胶的耐水性、抗形变位移能力等性能。本发明中，特殊硅烷改性聚合物树脂为自制，其制备方法包括将官能度为三和/或官能度为四且数均分子量为4000～8000的聚醚多元醇在110～130℃下，边搅拌边抽真空脱水1.5～2.5h，然后降温至50℃以下，向其中加入异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，继续在60～80℃下反应2～4小时直至反应产物的红外光谱中不再显示有异氰酸酯的吸收峰，即得特殊硅烷改性聚合物树脂。

特殊硅烷改性聚合物树脂在有机硅瓷砖胶原料中的质量百分含量为18～35％，例如可以为18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％。

本发明中，增塑剂为柠檬酸酯、脂肪酸酯、聚醚多元醇中的一种或者多种。本发明中的增塑剂，相对于传统的邻苯类增塑剂，具有迁移以及析出风险小的优点，既能够保证有机硅瓷砖胶的环保型，又能提升有机硅瓷砖胶的耐高温性以及耐水性。其中，柠檬酸酯包括柠檬三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三辛酯中的一种或者多种。脂肪酸酯包括癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二异辛酯中的一种或者多种。聚醚多元醇的数均分子量为1000～3000，聚醚多元醇包括PPG1000、PPG2000、PPG3000中的一种或者多种。

增塑剂在有机硅瓷砖胶原料中的质量百分含量为12～18％，例如可以为12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％等。

本发明中，填料包括纳米碳酸钙、轻质碳酸钙、炭黑、白炭黑、重质碳酸钙、滑石粉中的一种或者多种。作为优选，填料包括纳米碳酸钙以及重质碳酸钙。其中，纳米碳酸钙的粒径为50～100nm，例如可以为50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm。重质碳酸钙的粒径不作具体限制，一些具体的实施方式中，重质碳酸钙的粒径可以为1500目。填料优选在100～120℃下烘4～6h后再用作制备有机硅瓷砖胶。将填料在高温下进行烘烤，既可以去除填料孔隙中的水分，还可以使填料更好地与其他原料进行结合，利于提升有机硅瓷砖胶的性能。

填料在有机硅瓷砖胶原料中的质量百分含量为37～60％，例如可以为37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％等。

本发明中，触变剂包括气相白炭黑，作为优选，气相白炭黑的比表面积为150～250g/m³。气相白炭黑在有机硅瓷砖胶原料中的质量百分含量为2～5％，例如可以为2％、3％、4％、5％等。

本发明中，粘结力促进剂为环氧基硅烷偶联剂与具有双硅烷结构的硅烷偶联剂的混合物。环氧基硅烷偶联剂包括环氧丙基三甲氧基硅烷，具有双硅烷结构的硅烷偶联剂包括1,2-双三甲氧基硅基乙烷。环氧基硅烷偶联剂与具有双硅烷结构的硅烷偶联剂的质量比为(2～4)：1，例如可以为2：1、2.5：1、3：1、3.5：1、4：1。本发明通过环氧基硅烷偶联剂与具有双硅烷结构的硅烷偶联剂的复配，保证了有机硅瓷砖胶的耐水性以及粘结的耐久性。

粘结力促进剂在有机硅瓷砖胶原料中的质量百分含量为1.5～3％，例如可以为1.5％、1.7％、1.9％、2.1％、2.3％、2.5％、2.7％、2.9％、3％等。

本发明中，催化剂为二月桂酸二辛基锡与羧酸铋的混合物。作为优选，二月桂酸二辛基锡与所述羧酸铋的质量比为(1～3)：1，例如可以为1：1、1.5：1、2：1、2.5：1、3：1等。催化剂在有机硅瓷砖胶原料中的质量百分含量为0.5～2％，例如可以为0.5％、0.7％、0.9％、1.1％、1.3％、1.5％、1.7％、1.9％、2％等。

本发明中，有机硅瓷砖胶原料中的余量为其他组分，其他组分包括除水剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或者多种。其中，除水剂包括乙烯基三甲基硅烷或异氰酸酯基三甲氧基硅烷，抗氧剂包括Tinuvin1010，紫外线吸收剂包括Tinuvin326，光稳定剂包括Tinuvin770。

一种有机硅瓷砖胶的制备方法，其包括如下步骤：

(1)填料在100～120℃下烘4～6h；

(2)将特殊硅烷改性聚合物树脂、增塑剂以及烘过的填料加入搅拌机，抽真空搅拌1～1.5h；

(3)向步骤(2)的体系中加入触变剂，抽真空搅拌0.5～1.5h；

(4)在氮气的保护下向步骤(3)的体系中加入除水剂，搅拌10～20min后，再加入粘结力促进剂和催化剂，搅拌10～20min得到所述有机硅瓷砖胶。

下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

本实施例按重量份计称取如下组分：

其中，特殊硅烷改性聚合物树脂是由官能度为3且数均分子量为6000的支化聚醚为原料制备得到的硅烷改性聚醚树脂；增塑剂为PPG2000；纳米碳酸钙为粒径为70nm的经过表面处理的纳米碳酸钙；重质碳酸钙为1500目的重质碳酸钙；触变剂为比表面积为200g/m³左右的气相白炭黑；粘结力促进剂为环氧丙基三甲氧基硅烷与1,2-双三甲氧基硅基乙烷以3:1(质量比)的混合物；催化剂为二月桂酸二辛基锡与羧酸铋以2:1(质量比)的混合物；其他组分为除水剂KH171、抗氧剂Tinuvin1010、紫外线吸收剂Tinuvin326以及光稳定剂Tinuvin770。

本实施例中的特殊硅烷改性聚合物树脂由以下组分按照以下方法制备而成：

将官能度为3分子量为6000的聚醚多元醇(VORANOL CP 6001)在120℃条件下，边搅拌边抽真空脱水2h，然后降温至50℃以下，向其中加入异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，继续在70℃反应3小时直至反应产物的红外光谱中不再显示有异氰酸酯的吸收峰，即得特殊硅烷改性聚合物树脂。

将上述配比的组分按如下方式制备有机硅瓷砖胶：

(1)将纳米碳酸钙以及重质碳酸钙在110℃下烘5h，备用。

(2)将特殊硅烷改性聚合物树脂、增塑剂、烘过的纳米碳酸钙、烘过的重质碳酸钙、抗氧剂Tinuvin1010、紫外线吸收剂Tinuvin326以及光稳定剂Tinuvin770在行星搅拌机中抽真空搅拌1.2h。搅拌结束后，加入触变剂，抽真空搅拌1h。

(3)停止抽真空，在氮气保护下加入除水剂KH171，搅拌15min后，再加入粘结力促进剂以及催化剂，搅拌20min后制得有机硅瓷砖胶。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于各组分的添加量不同，具体如下：

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于各组分的添加量不同，具体如下：

对比例1

本对比例按重量份计称取如下组分：

特殊硅烷改性聚合物树脂是由官能度为3且数均分子量为6000的支化聚醚为原料制备得到的硅烷改性聚醚树脂；增塑剂为DOP；纳米碳酸钙为粒径为70nm的经过表面处理的纳米碳酸钙；重质碳酸钙为1500目的重质碳酸钙；触变剂为比表面积为200g/m³左右的气相白炭黑；粘结力促进剂为环氧丙基三甲氧基硅烷与1,2-双三甲氧基硅基乙烷以3:1(质量比)的混合物；催化剂为二月桂酸二辛基锡与羧酸铋以2:1(质量比)的混合物；其他组分为除水剂KH171、抗氧剂Tinuvin1010、紫外线吸收剂Tinuvin326以及光稳定剂Tinuvin770。

本对比例按照实施例1中的制备方法制得有机硅瓷砖胶。

对比例2

本对比例按重量份计称取如下组分：

特殊硅烷改性聚合物树脂是由官能度为3且数均分子量为6000的支化聚醚为原料制备得到的硅烷改性聚醚树脂；增塑剂为PPG2000；纳米碳酸钙为粒径为70nm的经过表面处理的纳米碳酸钙；重质碳酸钙为1500目的重质碳酸钙；触变剂为比表面积为200g/m³左右的气相白炭黑；粘结力促进剂为KH550、KH792、KH540、KH602、KH560的混合物；催化剂为二月桂酸二辛基锡与羧酸铋以2:1(质量比)的混合物；其他组分为除水剂KH171、抗氧剂Tinuvin1010、紫外线吸收剂Tinuvin326以及光稳定剂Tinuvin770。

本对比例按照实施例1中的制备方法制得有机硅瓷砖胶。

对比例3

本对比例提供的有机硅瓷砖胶的按重量份计称取如下组分：

特殊硅烷改性聚合物树脂是由官能度为3且数均分子量为6000的支化聚醚为原料制备得到的硅烷改性聚醚树脂；增塑剂为PPG2000；纳米碳酸钙为粒径为70nm的经过表面处理的纳米碳酸钙；重质碳酸钙为1500目的重质碳酸钙；触变剂为比表面积为200g/m³左右的气相白炭黑；粘结力促进剂为环氧丙基三甲氧基硅烷与1,2-双三甲氧基硅基乙烷以3:1(质量比)的混合物；催化剂为羧酸铋；其他组分为除水剂KH171、抗氧剂Tinuvin1010、紫外线吸收剂Tinuvin326以及光稳定剂Tinuvin770。

本对比例按照实施例1中的制备方法制得有机硅瓷砖胶。

对比例4

本对比例提供的有机硅瓷砖胶的按重量份计称取如下组分：

特殊硅烷改性聚合物树脂为由官能度为2且分子量为8000的聚醚为主要原料制备的硅烷改性聚醚树脂；增塑剂为PPG2000；纳米碳酸钙为粒径为70nm的经过表面处理的纳米碳酸钙；重质碳酸钙为1500目的重质碳酸钙；触变剂为比表面积为200g/m³左右的气相白炭黑；粘结力促进剂为环氧丙基三甲氧基硅烷与1,2-双三甲氧基硅基乙烷以3:1(质量比)的混合物；催化剂为二月桂酸二辛基锡与羧酸铋以2:1(质量比)的混合物；其他组分为除水剂KH171、抗氧剂Tinuvin1010、紫外线吸收剂Tinuvin326以及光稳定剂Tinuvin770。

本实施例中的特殊硅烷改性聚合物树脂由以下组分按照以下方法制备而成：

将官能度为2且数均分子量为8000的聚醚多元醇(VOANOL 8000L)在120℃条件下，边搅拌边抽真空脱水2h，然后降温至50℃以下，向其中加入异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，继续在70℃反应3小时直至反应产物的红外光谱中不再显示有异氰酸酯的吸收峰，即得特殊硅烷改性聚合物树脂。

本对比例按照实施例1中的制备方法制得有机硅瓷砖胶。

将上述实施例1～3及对比例1～4中制备的样品以一次成膜法制备成厚度为1.5mm左右的涂膜试样，在温度为(23±2)℃，湿度为(50±5)％的标准条件下固化7天后，测试其力学性能、耐水性、粘接性，浸水粘接性以及热老化性后粘接性，测试结果如下表1所示。其中，力学性能测试方法按照标准GB/T528的规定制成哑铃Ⅰ型试样按标准方法进行测试；粘接强度及浸水粘接性参照标准《陶瓷墙地砖胶粘剂》JC/T547-2017；耐水性以样品粘接瓷砖养护7天的试样在50度热水中浸泡15天是否脱落来判断是否合格。

表1

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种有机硅瓷砖胶，其特征在于：所述有机硅瓷砖胶包括特殊硅烷改性聚合物树脂、增塑剂、填料、触变剂、粘结力促进剂以及催化剂，其中，所述特殊硅烷改性聚合物树脂是以官能度为三和/或官能度为四且数均分子量为4000～8000的支化聚醚为原料制备得到的硅烷改性聚醚树脂；所述增塑剂为柠檬酸酯、脂肪酸酯、聚醚多元醇中的一种或者多种；所述粘结力促进剂为环氧基硅烷偶联剂与具有双硅烷结构的硅烷偶联剂的混合物；所述催化剂为二月桂酸二辛基锡与羧酸铋的混合物。

2.根据权利要求1所述的有机硅瓷砖胶，其特征在于：以重量百分比计，所述有机硅瓷砖胶包括如下原料：

3.根据权利要求1所述的有机硅瓷砖胶，其特征在于：所述环氧基硅烷偶联剂包括环氧丙基三甲氧基硅烷，所述具有双硅烷结构的硅烷偶联剂包括1,2-双三甲氧基硅基乙烷。

4.根据权利要求1或3所述的有机硅瓷砖胶，其特征在于：所述粘结力促进剂中所述环氧基硅烷偶联剂与所述具有双硅烷结构的硅烷偶联剂的质量比为(2～4)：1。

5.根据权利要求1所述的有机硅瓷砖胶，其特征在于：所述催化剂中所述二月桂酸二辛基锡与所述羧酸铋的质量比为(1～3)：1。

6.根据权利要求1所述的有机硅瓷砖胶，其特征在于：所述柠檬酸酯包括柠檬三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三辛酯中的一种或者多种；

和/或，所述脂肪酸酯包括癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二异辛酯中的一种或者多种；

和/或，所述聚醚多元醇的数均分子量为1000～3000，所述聚醚多元醇包括PPG1000、PPG2000、PPG3000中的一种或者多种。

7.根据权利要求1所述的有机硅瓷砖胶，其特征在于：所述填料包括纳米碳酸钙、轻质碳酸钙、炭黑、白炭黑、重质碳酸钙、滑石粉中的一种或者多种；

和/或，所述触变剂包括气相白炭黑。

8.根据权利要求1所述的有机硅瓷砖胶，其特征在于：所述其他组分包括除水剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或者多种。

9.根据权利要求8所述的有机硅瓷砖胶，其特征在于：所述除水剂包括乙烯基三甲基硅烷或异氰酸酯基三甲氧基硅烷；

和/或，所述抗氧剂包括Tinuvin1010；

和/或，所述紫外线吸收剂包括Tinuvin326；

和/或，所述光稳定剂包括Tinuvin770。

10.一种如权利要求1至9中任一项所述的有机硅瓷砖胶的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤，

(1)填料在100～120℃下烘4～6h；

(2)将特殊硅烷改性聚合物树脂、增塑剂以及烘过的所述填料加入搅拌机，抽真空搅拌1～1.5h；

(3)向步骤(2)的体系中加入触变剂，抽真空搅拌0.5～1.5h；

(4)在氮气的保护下向步骤(3)的体系中加入除水剂，搅拌10～20min后，再加入粘结力促进剂和催化剂，搅拌10～20min得到所述有机硅瓷砖胶。