CN114507504A - 一种低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑幕墙技术领域，尤其涉及一种低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶及在幕墙建筑的接缝密封施工方面的应用。本发明提供一种低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶及在幕墙建筑需要低模量、超高位移能力防水密封接缝中的应用，该单组份有机硅密封胶在高层幕墙建筑的防水密接缝中与各类建筑基材的表面能够形成稳定的粘结层，提供稳定的粘接强度和超高的位移能力，并在各种老化条件下依然具备极佳的弹性、位移能力和极低的反作用力，在一定的位移形变下，接缝密封胶条的拉伸强度较低，对强度不高的建筑基材具有很高的保护作用。
Description
技术领域
本发明属于建筑幕墙技术领域，尤其涉及一种低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶及在幕墙建筑的接缝密封施工方面的应用。
背景技术
幕墙建筑，尤其是玻璃幕墙建筑作为一种20世纪新兴的建筑类型，由于多变的结构和外形，以及适用于建造超高层建筑的特性，成为全球城市地标、超高层建筑的首选建筑类型，在新建建筑中占据绝大多数的数量，而且占比仍在提高。
幕墙建筑是有主体框架和单元板块组成，单元板块通过结构性装配固定在主体结构上，各个单元板块之间，以及板块和框架之间的缝隙需要使用耐候防水密封胶进行防水密封。
由于这类接缝一般位于建筑外侧，长期受阳光、雨水等气候老化因素影响，因此，需要选择耐候性最佳的有机硅密封胶进行接缝密封施工处理，以此达到防水密封、节能保温、隔音降噪等功能。这类接缝除了需要具备出色的耐候能力意外，由于板块材料本身的膨胀性能以及建筑高度提升带来的层间位移导致此类接缝均为位移缝。
因此，接缝处所用密封胶必须具备较好的粘接强度、优异的弹性位移能力和足够低的本体强度。
发明内容
本发明的第一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶。
为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：
一种低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，由下列原料按照质量份组成：
不同粘度的双端羟基聚二甲基硅氧烷25～45份，
不同粘度的单羟基聚二甲基硅氧烷0～20份，
活性纳米碳酸钙44～52份，
增塑剂硅油1～5.5份，
至少一种交联剂2.5～3.5份，
至少一种偶联剂0.5～1.5份，以及
金属催化剂0.02～0.5份。
在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用如下技术方案：
作为本发明的优选技术方案：所述双端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度范围为6000～80000mPa·s。
作为本发明的优选技术方案：所述单端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度范围为10000～50000mPa·s。
作为本发明的优选技术方案：所述增塑剂硅油的端基为甲基、乙基、羟基、乙烯基和苯基中的一种。
作为本发明的优选技术方案：所述增塑剂硅油的粘度为50～1000mPa·s。
作为本发明的优选技术方案：所述交联剂的结构通式为R1-Si-(OR2)3，其中：
R1为甲基、乙基、丙基、苯基、甲氧基、乙氧基和苯氧基中的一种，
R2为甲基、乙基和苯基中的一种。
作为本发明的优选技术方案：所述偶联剂的结构通式为R3-Si-(OR4)3，其中：
R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基中的一种，
R4为甲基、乙基和苯基中的一种。
作为本发明的优选技术方案：所述金属催化剂为二丁基二月桂酸锡、二甲基二葵酸锡、二丁基二辛酸锡、乙酰丙酮钛络合物和乙酰乙酸乙酯钛络合物中的一种。
本发明还有一个目的在于，为了解决幕墙建筑防水密封接缝密封胶固化后粘结强度不足、本体强度太高和弹性延伸率不足等方面的问题，提供前文所述的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶在幕墙建筑的接缝密封施工方面的应用。
本发明提供一种低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶及在幕墙建筑需要低模量、超高位移能力防水密封接缝中的应用，该单组份有机硅密封胶在高层幕墙建筑的防水密接缝中与各类建筑基材的表面能够形成稳定的粘结层，提供稳定的粘接强度和超高的位移能力，并在各种老化条件下依然具备极佳的弹性、位移能力和极低的反作用力，在一定的位移形变下，接缝密封胶条的拉伸强度较低，对强度不高的建筑基材具有很高的保护作用。与目前市场上常见建筑幕墙用耐候防水密封胶相比，具备如下有益效果：
(1)、本发明所提供的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶在常温下100％延伸率时，H型试件的拉伸强度小于0.4MPa，最低可达0.27MPa；
(2)、本发明所提供的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶在定伸老化、浸水定伸老化、紫外辐照老化和冷拉热压循环老化后，H型试件无破坏，且定伸幅度可达150％；
(3)、本发明所提供的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶的极限延伸率可以提高到400％-700％；
(4)、本发明所提供的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶的位移能力可从±35％提高到±50％和+100％/-50％；
(5)、本发明所提供的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶的弹性恢复率也能稳定在85％以上，最高可达95％。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案和技术效果进行详细地描述和说明。所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，均属于本发明的保护和公开的范围。
一种低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，由下列原料按照质量份组成：
不同粘度的双端羟基聚二甲基硅氧烷25～45份，
不同粘度的单羟基聚二甲基硅氧烷0～20份，
活性纳米碳酸钙44～52份，
增塑剂硅油1～5.5份，
至少一种交联剂2.5～3.5份，
至少一种偶联剂0.5～1.5份，以及
金属催化剂0.02～0.5份。
本发明中，双端羟基聚二甲基硅氧烷的结构式如下所示：
其中：n＝700～1800。
本发明中，单羟基聚二甲基硅氧烷的结构式如下所示：
其中：m＝800～1500。
在本发明中：所述双端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度范围为6000～80000mPa·s。
在本发明中：所述单端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度范围为10000～50000mPa·s。
在本发明中：所述增塑剂硅油的端基为甲基、乙基、羟基、乙烯基和苯基中的一种。
在本发明中：所述增塑剂硅油的粘度为50～1000mPa·s。
在本发明中：所述交联剂的结构通式为R1-Si-(OR2)3，其中：
R1为甲基、乙基、丙基、苯基、甲氧基、乙氧基和苯氧基中的一种，
R2为甲基、乙基和苯基中的一种。
在本发明中：所述偶联剂的结构通式为R3-Si-(OR4)3，其中：
R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基中的一种，
R4为甲基、乙基和苯基中的一种。
在本发明中：所述金属催化剂为二丁基二月桂酸锡、二甲基二葵酸锡、二丁基二辛酸锡、乙酰丙酮钛络合物和乙酰乙酸乙酯钛络合物中的一种。
为了解决幕墙建筑防水密封接缝密封胶固化后粘结强度不足、本体强度太高和弹性延伸率不足等方面的问题，本发明还提供前文所述的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶在幕墙建筑的接缝密封施工方面的应用。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，由下述原料按照质量份配置组成：
粘度为20000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷27份、粘度为80000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷18份、粘度为350mPa·s的二甲基硅油2.5份和活性纳米碳酸钙47.5份，R1为甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、苯氧基与R2为甲基、乙基和苯基的交联剂组合3.5份，R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基与R4为甲基、乙基和苯基的组合1和乙酰丙酮钛络合物或乙酰乙酸乙酯钛络合物0.5份在混合搅拌设备中脱水搅拌均匀。
实施例2
低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，由下述原料按照质量份配置组成：
粘度为20000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷25份、粘度为80000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷15份、粘度为10000mPa·s的单端羟基聚二甲基硅氧烷5份、粘度为350mPa·s的二甲基硅油1份和活性纳米碳酸钙49份，R1为甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、苯氧基与R2为甲基、乙基和苯基的交联剂组合3.5份，R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基与R4为甲基、乙基和苯基的组合1和乙酰丙酮钛络合物或乙酰乙酸乙酯钛络合物0.5份在混合搅拌设备中脱水搅拌均匀。
实施例3
低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，由下述原料按照质量份配置组成：
粘度为20000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷25份、粘度为80000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷15份、粘度为20000mPa·s的单端羟基聚二甲基硅氧烷5份、粘度为350mPa·s的二甲基硅油1.5份和活性纳米碳酸钙48.5份，R1为甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、苯氧基与R2为甲基、乙基和苯基的交联剂组合3.5份，R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基与R4为甲基、乙基和苯基的组合1和乙酰丙酮钛络合物或乙酰乙酸乙酯钛络合物0.5份在混合搅拌设备中脱水搅拌均匀。
实施例4
低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，由下述原料按照质量份配置组成：
粘度为20000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷25份、粘度为80000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷15份、粘度为50000mPa·s的单端羟基聚二甲基硅氧烷5份、粘度为350mPa·s的二甲基硅油2.5份和活性纳米碳酸钙47.5份，R1为甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、苯氧基与R2为甲基、乙基和苯基的交联剂组合3.5份，R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基与R4为甲基、乙基和苯基的组合1和乙酰丙酮钛络合物或乙酰乙酸乙酯钛络合物0.5份在混合搅拌设备中脱水搅拌均匀。
实施例5
低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，由下述原料按照质量份配置组成：
粘度为20000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷20份、粘度为80000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷15份、粘度为50000mPa·s的单端羟基聚二甲基硅氧烷10份、粘度为350mPa·s的二甲基硅油3.5份和活性纳米碳酸钙46.5份，R1为甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、苯氧基与R2为甲基、乙基和苯基的交联剂组合3份，R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基与R4为甲基、乙基和苯基的组合1.5和乙酰丙酮钛络合物或乙酰乙酸乙酯钛络合物0.5份在混合搅拌设备中脱水搅拌均匀。
实施例6
低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，由下述原料按照质量份配置组成：
粘度为20000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷18份、粘度为80000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷12份、粘度为50000mPa·s的单端羟基聚二甲基硅氧烷15份、粘度为350mPa·s的二甲基硅油3.5份和活性纳米碳酸钙46.5份，R1为甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、苯氧基与R2为甲基、乙基和苯基的交联剂组合3份，R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基与R4为甲基、乙基和苯基的组合1.5和乙酰丙酮钛络合物或乙酰乙酸乙酯钛络合物0.5份在混合搅拌设备中脱水搅拌均匀。
实施例7
低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，由下述原料按照质量份配置组成：
粘度为20000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷18份、粘度为80000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷12份、粘度为50000mPa·s的单端羟基聚二甲基硅氧烷20份、粘度为350mPa·s的二甲基硅油2份和活性纳米碳酸钙44份，R1为甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、苯氧基与R2为甲基、乙基和苯基的交联剂组合3份，R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基与R4为甲基、乙基和苯基的组合0.5和乙酰丙酮钛络合物或乙酰乙酸乙酯钛络合物0.5份在混合搅拌设备中脱水搅拌均匀。
实施例8
低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，由下述原料按照质量份配置组成：
粘度为20000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷25份、粘度为50000mPa·s的单端羟基聚二甲基硅氧烷15份、粘度为350mPa·s的二甲基硅油4份和活性纳米碳酸钙52份，R1为甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、苯氧基与R2为甲基、乙基和苯基的交联剂组合3份，R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基与R4为甲基、乙基和苯基的组合0.5和乙酰丙酮钛络合物或乙酰乙酸乙酯钛络合物0.5份在混合搅拌设备中脱水搅拌均匀。
实施例9
低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，由下述原料按照质量份配置组成：
粘度为20000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷10份、粘度为80000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷20份、粘度为50000mPa·s的单端羟基聚二甲基硅氧烷15份、粘度为350mPa·s的二甲基硅油5份和活性纳米碳酸钙46份，R1为甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、苯氧基与R2为甲基、乙基和苯基的交联剂组合3份，R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基与R4为甲基、乙基和苯基的组合0.5和乙酰丙酮钛络合物或乙酰乙酸乙酯钛络合物0.5份在混合搅拌设备中脱水搅拌均匀。
实施例10
低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，由下述原料按照质量份配置组成：
粘度为20000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷5份、粘度为80000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷25份、粘度为50000mPa·s的单端羟基聚二甲基硅氧烷15份、粘度为350mPa·s的二甲基硅油5份和活性纳米碳酸钙46份，R1为甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、苯氧基与R2为甲基、乙基和苯基的交联剂组合2.5份，R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基与R4为甲基、乙基和苯基的组合1和乙酰丙酮钛络合物或乙酰乙酸乙酯钛络合物0.5份在混合搅拌设备中脱水搅拌均匀。
实施例11
低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，由下述原料按照质量份配置组成：
粘度为20000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷10份、粘度为80000mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷20份、粘度为50000mPa·s的单端羟基聚二甲基硅氧烷15份、粘度为350mPa·s的二甲基硅油5.5份和活性纳米碳酸钙46份，R1为甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、苯氧基与R2为甲基、乙基和苯基的交联剂组合3份，R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基与R4为甲基、乙基和苯基的组合0.5份和二丁基二月桂酸锡、二甲基二葵酸锡或二丁基二辛酸锡中的一种0.02份在混合搅拌设备中脱水搅拌均匀。
结果讨论
实施例1-11配制的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶的主要性能测试及测试结果如表1所示。其中：实施例1为参比实施例，为市场上常见的标称低模量、高延伸率单组分有机硅密封胶的配方之一；实施例2-11为本发明所提供的典型实施例。
表1实施例1-11的性能测试及测试结果
注：a界面破坏面积大小(非结构密封胶无要求)；b 23℃时100％拉伸模量≤0.4MPa；c-20℃100％拉伸模量≤0.6MPa；d弹性恢复率≥80％；e拉压幅度对应位移能力的百分比幅度。
CF 100％内聚破坏；AF界面破坏；NF no failure。
从表1的结果可以看到，对比实施例1-6，加入单端羟基聚二甲基硅氧烷之后，随着单端羟基聚二甲基硅氧烷的加入量和粘度的增加，可以显著增加产品极限延伸率，最大可以提高到500％以上，100％时的常温和低温拉伸模量能有效降低，最低分别可以达到常温0.33MPa和低温0.43MPa；位移能力也都达到±50％，其中实施例5和6的位移能力可以达到+100％/-50％；弹性恢复率基本保持不变，也远高于标准要求。但是实施例5和6在进行常温拉伸时，会出现小于10％的界面破坏。
对比实施例6和7，可以发现，保持双端羟基聚二甲基硅氧烷的量不变，增加单端羟基聚二甲基硅氧烷的份数，极限延伸率继续增加，100％时的常温和低温拉伸模量会略有降低，分别达到0.31MPa和0.40MPa，位移能力也达到+100％/-50％，弹性恢复率略有下降，但是也高于80％的标准要求；但是常温拉伸测试会有接近30％左右的界面破坏出现，相比实施例6会有明显下降。
对比实施例6、8、9和10，可以发现，增加高粘度双端羟基聚二甲基硅氧烷可以显著提高产品极限延伸率以及降低100％时常温和低温的拉伸模量，极限延伸率可以超过650％，100％时常温和低温的拉伸模量分别可以降低至0.27MPa和0.38MPa；并且产品的位移能力也是最高的+100％/-50％，弹性恢复率和常温拉伸测试时的粘结性也与实施例6的结果基本一致。
最后对比实施例9和11，只改变催化剂种类，分别使用钛催化剂和锡催化剂，可以发现，测试的性能基本结果变化很小，可以认为催化剂种类的改变，基本不影响产品固化后的性能表达。
申请人申明，本发明通过上述实施例来具体说明本发明的详细方法和应用，但本发明创造并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，其特征在于：所述低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶由下列原料按照质量份组成：
不同粘度的双端羟基聚二甲基硅氧烷25～45份，
不同粘度的单羟基聚二甲基硅氧烷0～20份，
活性纳米碳酸钙44～52份，
增塑剂硅油1～5.5份，
至少一种交联剂2.5～3.5份，
至少一种偶联剂0.5～1.5份，以及
金属催化剂0.02～0.5份。
2.根据权利要求1所述的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，其特征在于：所述双端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度范围为6000～80000mPa·s。
3.根据权利要求1所述的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，其特征在于：所述单端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度范围为10000～50000mPa·s。
4.根据权利要求1所述的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，其特征在于：所述增塑剂硅油的端基为甲基、乙基、羟基、乙烯基和苯基中的一种。
5.根据权利要求1或4所述的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，其特征在于：所述增塑剂硅油的粘度为50～1000mPa·s。
6.根据权利要求1所述的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，其特征在于：所述交联剂的结构通式为R1-Si-(OR2)3，其中：
R1为甲基、乙基、丙基、苯基、甲氧基、乙氧基和苯氧基中的一种，
R2为甲基、乙基和苯基中的一种。
7.根据权利要求1所述的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，其特征在于：所述偶联剂的结构通式为R3-Si-(OR4)3，其中：
R3为氨丙基、(2,3-环氧丙氧)丙基、(2-氨乙基)-3-氨丙基和巯丙基中的一种，
R4为甲基、乙基和苯基中的一种。
8.根据权利要求1所述的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶，其特征在于：所述金属催化剂为二丁基二月桂酸锡、二甲基二葵酸锡、二丁基二辛酸锡、乙酰丙酮钛络合物和乙酰乙酸乙酯钛络合物中的一种。
9.根据权利要求1所述的低模量、高延伸率单组份有机硅密封胶在幕墙建筑的接缝密封施工方面的应用。
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