CN114163969B - 一种含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及胶粘剂技术领域，且公开了一种含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法,该杂环结构聚氨酯密封胶包含聚醚二元醇20～40份，扩链剂2～10份，二异氰酸酯15～20份，填料15～30份，增塑剂10～25份，触变剂1～10份，除水剂1～3份，催化剂0.1～3份，硅烷偶联剂0.1～3份。本发明通过在聚氨酯分子链中引入酰亚胺杂环结构，所得聚氨酯密封胶刚性有所提升，同时耐热性能也得到改善，密封胶的应用领域得到扩展。

Description

一种含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，具体为一种含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法。
背景技术
现代工业技术的发展使得建造房子可以像生产机器一样批量化。幕墙结构在建筑工程领域被广泛应用。密封胶粘剂在越来越多的场合被使用，这其中又要求胶粘剂能够适应较大的动位移变形。
当在工厂制备装配式建筑用拼装构建预制钢筋混凝土时，为了使预制件能够顺利完整的从模具中剥离，通常会在模具内表面涂抹一层脱模剂，同时为了保护钢筋混凝土预制件表面，通常也会在其表面涂抹一层表面处理剂，这些处理手段都会对密封胶粘剂的粘接性能产生影响。而聚氨酯胶粘剂中含有极性强，化学活泼的-NCO基团，其与被粘基材化学粘结力强，能够减弱表面处理剂等带来的负面影响。
将双马来酰亚胺碳氮五元杂环引入聚氨酯胶粘剂分子主链结构中，利用酰亚胺芳杂环刚性大的特性提高聚氨酯胶粘剂拉伸强度及模量。通过化学结构对聚氨酯进行改性，减少无机填充物的添加量，从另一方面也能改善材料的耐高温及老化性能，因此本发明提供了一种含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法，通过将双马来酰亚胺杂环引入聚氨酯胶粘剂分子主链，从而制备出高拉伸强度及高模量聚氨酯胶粘剂。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法，包括杂环结构聚氨酯密封胶，所述杂环结构聚氨酯密封胶重量份数组分为：聚醚二元醇20～40份；扩链剂2～10份；二异氰酸酯15～20份；填料15～30份；增塑剂10～25份；触变剂1～10份；除水剂1～3份；催化剂0.1～3份；硅烷偶联剂0.1～3份。
优选的，所述聚醚二元醇为聚丙二醇，其重均分子量<4000g/mol。
优选的，扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、双酚A、乙二胺、丁二胺及自制含双马酰亚胺N杂环芳香二酚(1a～1d)中的一种或几种，其中N杂环结构主要由对苯二胺、间苯二胺、对乙烯氨基苯胺、对苯乙酮氨基苯胺构成。
优选的，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化MDI中的一种或几种。
优选的，所述填料是轻质碳酸钙800～3000目，重质碳酸钙800～3000目，纳米碳酸钙中的一种或几种组合。
优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二辛壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)中的一种或几种；所述触变剂为气相白炭黑、氢化蓖麻油和有机膨润土中的一种或几种；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、钛酸乙酯、钛酸异丁酯中的一种或几种。
优选的，所述除水剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷及四甲氧基硅烷中的一种或几种；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙基)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种组合。
优选的，所述制备杂环结构聚氨酯密封胶包含以下步骤：将所用聚醚二元醇、扩链剂按计量加入反应釜中，120℃负压搅拌2h；待溶液温度降至60℃后，向反应釜中加入计量重量二异氰酸酯，升高温度至80℃，并反应2～3h后，滴定-NCO％含量并确定反应程度，最终得到聚氨酯预聚体；
20～50℃条件下，将计量重量的聚氨酯预聚体与计量重量的增塑剂，填料，触变剂，除水剂加入双行星搅拌机中进行搅拌2h，转速为400r/mi n，一段时间后加入计量重量的催化剂和硅烷偶联剂，抽真空后灌装。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法，具备以下有益效果：
该含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法，通过将双马来酰亚胺碳氮五元杂环引入聚氨酯分子链结构中，利用酰亚胺杂环的刚性及热稳定性提供胶粘剂的拉伸强度、刚性模量及热稳定性。同时可以适当减少填料的比例，增加树脂含量，大大提高了胶粘剂的耐老化性能。
附图说明
图1为本发明提出的一种含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法的扩链剂结构式示意图；
图2为本发明提出的一种含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法的具体实施例及对比例示意图；
图3为本发明提出的一种含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法的配方成分示意图；
图4为本发明提出的一种含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法的密封胶性能测试及对比例示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，杂环结构聚氨酯密封胶制备要求如下；
1.聚醚二元醇优选分子量1000g/mo l。
2.扩链剂为乙二醇、1,4丁二醇及自制含双马酰亚胺N杂环芳香二酚(1a)～(1d)。
3.二异氰酸酯为TDI混合物MDI，其中m(TDI):m(MDI)＝1:1。、
4.填料为几种碳酸钙混合物，其中m(纳米CaCO3):m(重质CaCO3):m(轻质CaCO3)＝2:1:0.5。
5.增塑剂为DOP，触变剂为气相白炭黑，催化剂为二月桂酸二丁基锡。
6.除水剂为乙烯基三甲氧基硅烷，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
7.力学性能测试按照GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》标准。
8.表干时间按照GB/T 13477.5-2018规定的A制样方法进行测试。
9.粘接性能按照GB/T 13477.8-2018规定的A制样方法进行测试。
10.硬度测试按照GB/T 531-2009《硫化橡胶邵尔A硬度实验方法》进行测试。
11.氙灯老化试验按照GB/T 13477.15-2018规定的A制样方法进行测试。
12.紫外线辐照后粘结性测试条件设定按照JC-T485-2007中的规定，
老化300h后样品参考GB/T 13477.17-2018规定的A方法进行测试。
本发明中所列举的实施例1～6及对比例1～3，实验步骤及操作方法基本一致，最终获得一系列性能优异的聚氨酯密封胶粘剂，其具体制备方法及操作步骤如下：
1.按照计算重量当量将聚醚二元醇、扩链剂加入反应釜中，120℃负压搅拌2h。然后降温至60℃加入计算重量当量二异氰酸酯，然后将反应釜温度升高至80℃，搅拌并测定-NCO％含量，达到理论值时，反应结束。
2.按重量份计算，将计量当量的操作步骤(1)所制得的聚氨酯预聚体、填料、增塑剂、触变剂、除水剂加入双行星搅拌机中，于20～50℃，400r/mi n条件下搅拌2h。然后加入催化剂及硅烷偶联剂，继续搅拌1h后停止，抽真空0.5h，转移灌装。
3.在结合由图2可以得知，当双马来酰亚胺杂环结构引入聚氨酯密封胶粘剂分子主链中后，胶粘剂的拉升强度有了明显提高，这可以理解为芳环及五元N酰亚胺杂环为刚性基团，当这些结构被引入分子链后，高分子材料的刚性会得以提升。从图2中还能看出，使用1c扩链剂时，胶粘剂的力学性能比使用1a时优异，这主要是因为1c扩链剂分子结构中有共轭双键的存在。同时对比实施例(1)与实施例(5)、实施例(3)与实施例(6)可以发现，当自制扩链剂含量增加后，胶粘剂的力学性能会出现下降，这可能时由于芳香酚羟基反应活性较脂肪羟基低。分析对比例1～3可知，使用乙二醇与使用1,4-丁二醇对产品性能影响不大。
综上所述，该含酰亚胺杂环结构的密封胶及其制备方法，通过将双马来酰亚胺碳氮五元杂环引入聚氨酯分子链结构中，利用酰亚胺杂环的刚性及热稳定性提供胶粘剂的拉伸强度、刚性模量及热稳定性。同时可以适当减少填料的比例，增加树脂含量，大大提高了胶粘剂的耐老化性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种含酰亚胺杂环结构的密封胶，其特征在于：所述密封胶由以下重量份数组分组成：聚醚二元醇20～40份；扩链剂6份；二异氰酸酯15～20份；填料15～30份；增塑剂10～25份；触变剂1～10份；除水剂1～3份；催化剂0.1～3份；硅烷偶联剂0.1～3份；其中，所述扩链剂为2份乙二醇和2份1,4-丁二醇，以及2份含双马酰亚胺N杂环芳香二酚(1c～1d)中的一种或几种；所述1c～1d的结构式如下：
2.根据权利要求1所述的含酰亚胺杂环结构的密封胶，其特征在于：所述聚醚二元醇为聚丙二醇，其重均分子量<4000g/mol。
3.根据权利要求1所述的含酰亚胺杂环结构的密封胶，其特征在于：所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化MDI中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的含酰亚胺杂环结构的密封胶，其特征在于：所述填料是轻质碳酸钙800～3000目，重质碳酸钙800～3000目，纳米碳酸钙中的一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的含酰亚胺杂环结构的密封胶，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二辛壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的含酰亚胺杂环结构的密封胶，其特征在于：所述触变剂为气相白炭黑、氢化蓖麻油和有机膨润土中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的含酰亚胺杂环结构的密封胶，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、钛酸乙酯、钛酸异丁酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的含酰亚胺杂环结构的密封胶，其特征在于：所述除水剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷及四甲氧基硅烷中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的含酰亚胺杂环结构的密封胶，其特征在于：所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙基)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种组合。
10.根据权利要求1所述的含酰亚胺杂环结构的密封胶，其特征在于：所述密封胶的制备包含以下步骤：将所述聚醚二元醇、扩链剂按计量加入反应釜中，120℃负压搅拌2h；待溶液温度降至60℃后，向反应釜中加入计量重量二异氰酸酯，升高温度至80℃，并反应2～3h后，滴定-NCO％含量并确定反应程度，最终得到聚氨酯预聚体；20～50℃条件下，将计量重量的聚氨酯预聚体与计量重量的增塑剂、填料、触变剂，除水剂进行搅拌，一段时间后加入计量重量的催化剂和硅烷偶联剂，抽真空后灌装。
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