CN114591711B - 一种低密度不扯丝组角胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低密度不扯丝组角胶及其制备方法，所述组角胶由体积比为1:1的I组分和II组分组成；所述I组分包括如下重量份的原料：多元醇A 180～220份、多元醇B 110～150份、中空玻璃微珠20～100份、补强填料200～350份、增塑剂30～150份、偶联剂1.0～10份、增稠剂1～5份和催化剂0.5～5份；所述II组分包括如下重量份的原料：异氰酸酯200～400份、增塑剂40～100份、高岭土20～150份、碳酸钙30～100份和除水剂0.2～1.0份。通过本发明制备方法改善了组角胶的密度和扯丝状态，解决了中空玻璃微珠漂浮问题，降低了施工人员的劳动强度，提高了生产效率。

Description

一种低密度不扯丝组角胶及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑胶黏剂技术领域，具体涉及一种低密度不扯丝组角胶及其制备方法。
背景技术
门窗作为建筑围护结构中不可缺少的重要组成部分的同时也是建筑围护结构中耗能最大的因素。采用新型节能材料、高效的保温系统和采光、遮阳设计等节能技术的节能门窗能够将整个建筑物的能源损耗降低将近40％。隔热断桥铝门窗更因为其优异的节能、隔音、防噪、防尘、防水等功能受到广大业主的青睐，但是其质量问题也日益凸显。隔热断桥铝门窗的角部强度问题就是其中之一。使用专用组角胶，可以有效解决铝门窗的角部问题，提高铝门窗隔热性、气密性、水密性、隔音性等性能，保证铝门窗的节能效果。
一般情况下，隔热断桥铝门窗使用的组角胶的性能需要满足以下三个条件：(1)硬度高、强度大、韧性好，可以使角码与型材腔壁之间形成结构性连接的同时也具有极好的防水性能；(2)可略微发泡、膨胀，形成金属与金属连接之间的弹性垫，以减弱各种力的传导，起到避震、缓冲垫的作用；(3)耐老化性要好，可耐-40℃～80℃的温度变化。
在2020年之前缺乏权威的行业标准规范组角胶的性能指标，技术说明中又往往只对表干时间、施工时间、固化速度、最终剪切强度做出描述，直到2020年才出台了有关组角胶的行业标准JC/T 2560-2020《建筑门窗用组角结构密封胶》，而该标准还没有对组角胶的扯丝和密度提出明确要求。目前使用的硅酮胶固化后硬度很低，弹性太大，固化时胶体不膨胀，不能使角码与型腔紧密粘接成一体；而环氧胶固化后无弹性，易酥化和破碎，无法适应窗体的微震，长期使用会产生开裂、掉渣现象。专业组角胶多为聚氨酯类密封胶，采用双管包装，施胶时配以手动、气动或电动胶枪使用，一组胶重量约0.9kg，手动胶枪最轻的有1.1kg，气动胶枪和电动胶枪重量均在3kg左右，施工时劳动强度较大且胶体扯丝容易污染基材表面。
在现有技术中高强度组角胶、环保性组角胶的相关研究都已经有所报道，但还未有有关组角胶低密度以及扯丝情况的相关研究。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种低密度不扯丝组角胶及其制备方法。该组角胶通过加入中空玻璃微珠使组角胶胶体不扯丝，有效降低了组角胶的密度，降低施工人员的劳动强度，提高生产效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低密度不扯丝组角胶，所述组角胶由体积比为1:1的I组分和II组分组成；所述I组分包括如下重量份的原料：多元醇A 180～220份、多元醇B 110～150份、中空玻璃微珠20～100份、补强填料200～350份、增塑剂30～150份、偶联剂1.0～10份、增稠剂1～5份和催化剂0.5～5份；所述II组分包括如下重量份的原料：异氰酸酯200～400份、增塑剂40～100份、高岭土20～150份、碳酸钙30～100份和除水剂0.2～1.0份。
进一步的，所述多元醇A为分子量1000-3000的两官能度聚醚多元醇或者分子量1000-3000的两官能度聚酯多元醇；所述多元醇B为分子量100-5000的三官能度聚醚多元醇。
进一步的，所述中空玻璃微珠为真密度0.22～0.60g/cm3，粒径40～90μm范围内的至少一种中空玻璃微珠。
进一步的，所述补强填料为纳米碳酸钙、钛白粉、气相二氧化硅中的至少一种；所述偶联剂为有环氧基硅烷偶联剂和乙烯基硅烷偶联剂中的至少一种；所述增稠剂为改性蓖麻油、有机膨润土和聚脲增稠剂中的任一种；所述催化剂为辛酸亚锡、螯合锡和有机铋催化剂中的至少一种。
进一步的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、磷酸二苯基异癸酯或烷基苯磺酸酯中的至少一种。
进一步的，所述异氰酸酯为苯基多亚甲基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的任一种或几种；所述除水剂为恶唑烷类化学除水剂、对甲基苯磺酰异氰酸酯和原甲酸三乙酯中的至少一种。
进一步的，一种上述低密度不扯丝组角胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：I组分的制备方法如下：
(1)将中空玻璃微珠、补强填料、高岭土、碳酸钙置入100-110℃干燥箱内4h、烘干，备用；
(2)按照上述比例称取各原料，在室温下向高速分散机中加入多元醇A、多元醇B和增塑剂，在一定温度和真空压力下采用麻花式以100rpm的转速搅拌混合50min；
(3)向步骤(2)中的高速分散机通入氮气解除真空，再加入步骤(1)中烘干后的补强填料，先以200rpm的转速搅拌3-10min，待粉料吃完切换成高速600rpm搅拌，开启真空，继续搅拌1-1.5h，得到混合料1；
(4)向步骤(3)所得的混合料1中加入偶联剂和催化剂，开启真空，以600rpm的转速继续搅拌10～30min，得到混合料2；
(5)向步骤(4)所得的混合料2中加入烘干后的中空玻璃微珠，以600rpm转速搅拌3-10min，开启真空，以600rpm转速继续搅拌3min，得到混合料3；
(6)向步骤(5)所得混合料3中加入增稠剂，以600rpm转速搅拌3-10min，开启真空，以600rpm转速继续搅拌3min，向高速分散机充入氮气、出胶，即完成I组分的制备；
步骤S2：II组分的制备方法如下：
1)在室温下向双行星搅拌机加入异氰酸酯、增塑剂、除水剂，在真空条件下以一定转速搅拌混合50min，得混合料；
2)向步骤1)所得混合料中加入高岭土和碳酸钙，以低转速搅拌3-10min后再切换成高转速搅拌，开启真空，继续搅拌0.5-1.0h，向双行星搅拌机充入氮气、出胶，即完成II组分的制备；
步骤S3：将步骤S1和步骤S2分别制备的I组分和II组分按照体积比1:1混合，即得所述的低密度不扯丝组角胶。
进一步的，所述步骤(2)中温度为100-110℃，真空压力≤-0.095MPa。
进一步的，所述步骤(3)-(6)中真空的真空压力均为≤－0.09MPa。
进一步的，所述步骤1)-2)中真空的真空压力均为≤－0.09MPa；所述步骤1)的转速为20-40HZ；所述步骤2)中的低转速为20-40HZ，高转速为30-50HZ。
与现有技术相比，本发明具备的积极有益效果在于：
由于碳酸钙、高岭土等无机填料的密度较大，使组角胶密度也偏大，同时造成组角胶的触变性差，容易扯丝；本发明通过在双组份的聚氨酯组角胶中加入活化中空玻璃微珠来替代部分碳酸钙和高岭土，由于中空玻璃微珠的球型率高、比重极低有效降低了组角胶的密度，并改善了组角胶的扯丝状态，通过合理设置组角胶中各原料成分的配比和特殊制备工艺参数，解决了中空玻璃微珠漂浮问题，降低了施工人员的劳动强度，提高了生产效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，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。
实施例1
一种低密度不扯丝组角胶，所述组角胶由体积比为1:1的I组分和II组分组成；其中，
I组分包括以下重量份数的原料：
II组分包括以下重量份数的原料：
上述低密度不扯丝组角胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：I组分的制备方法如下：
(1)将中空玻璃微珠、补强填料、高岭土、碳酸钙置入100-110℃干燥箱内4h、烘干，备用；
(2)按照上述比例称取各原料，在室温下向高速分散机中加入多元醇A、多元醇B和增塑剂，在105℃-真空压力-0.095MPa下以100rpm的转速麻花式搅拌混合50min；
(3)向步骤(2)中的高速分散机通入氮气解除真空，再加入步骤(1)中烘干后的补强填料，先以200rpm的转速搅拌3-10min，待粉料吃完切换成高速600rpm搅拌，开启真空，在真空压力-0.09MPa下继续搅拌1-1.5h，得到混合料1；
(4)向步骤(3)所得的混合料1中加入偶联剂和催化剂，开启真空，在真空压力-0.09MPa下以600rpm的转速继续搅拌10-30min，得到混合料2；
(5)向步骤(4)所得的混合料2中加入烘干后的中空玻璃微珠，以600rpm转速搅拌3-10min，开启真空，在真空压力-0.09MPa下以600rpm转速继续搅拌3min，得到混合料3；
(6)向步骤(5)所得混合料3中加入增稠剂，以600rpm转速搅拌3-10min，开启真空，在真空压力-0.09MPa下以600rpm转速继续搅拌3min，向高速分散机充入氮气、出胶，即完成I组分的制备；
步骤S2：II组分的制备方法如下：
1)在室温下向双行星搅拌机加入异氰酸酯、增塑剂、除水剂，在真空压力-0.09MPa下以30HZ的转速搅拌混合50min，得混合料；
2)向步骤1)所得混合料中加入高岭土和碳酸钙，以30HZ的低转速搅拌3-10min后再切换成40HZ的高转速搅拌，开启真空，在真空压力-0.09MPa下继续搅拌0.5-1.0h，向双行星搅拌机充入氮气、出胶，即完成II组分的制备。
步骤S3：将步骤S1和步骤S2分别制备的I组分和II组分按照体积比1:1混合，即得所述的低密度不扯丝组角胶。
实施例2
一种低密度不扯丝组角胶，所述组角胶由体积比为1:1的I组分和II组分组成；其中，
I组分包括以下重量份数的原料：
II组分包括以下重量份数的原料：
上述低密度不扯丝组角胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：I组分的制备方法如下：
(1)将中空玻璃微珠、补强填料、高岭土、碳酸钙置入100-110℃干燥箱内4h、烘干，备用；
(2)按照上述比例称取各原料，在室温下向高速分散机中加入多元醇A、多元醇B和增塑剂，在100℃、真空压力-0.1MPa下以100rpm的转速麻花式搅拌混合50min；
(3)向步骤(2)中的高速分散机通入氮气解除真空，再加入步骤(1)中烘干后的补强填料，先以200rpm的转速搅拌3-10min，待粉料吃完切换成高速600rpm搅拌，开启真空，在真空压力-0.095MPa下继续搅拌1-1.5h，得到混合料1；
(4)向步骤(3)所得的混合料1中加入偶联剂和催化剂，开启真空，在真空压力-0.095MPa下以600rpm的转速继续搅拌10-30min，得到混合料2；
(5)向步骤(4)所得的混合料2中加入烘干后的中空玻璃微珠，以600rpm转速搅拌3-10min，开启真空，在真空压力-0.095MPa下以600rpm转速继续搅拌3min，得到混合料3；
(6)向步骤(5)所得混合料3中加入增稠剂，以600rpm转速搅拌3-10min，开启真空，在真空压力-0.095MPa下以600rpm转速继续搅拌3min，向高速分散机充入氮气、出胶，即完成I组分的制备；
步骤S2：II组分的制备方法如下：
1)在室温下向双行星搅拌机加入异氰酸酯、增塑剂、除水剂，在真空压力-0.095MPa下以30HZ的转速搅拌混合50min，得混合料；
2)向步骤1)所得混合料中加入高岭土和碳酸钙，以20HZ的低转速搅拌3-10min后再切换成30HZ的高转速搅拌，开启真空，在真空压力-0.095MPa下继续搅拌0.5-1.0h，向双行星搅拌机充入氮气、出胶，即完成II组分的制备。
步骤S3：将步骤S1和步骤S2分别制备的I组分和II组分按照体积比1:1混合，即得所述的低密度不扯丝组角胶。
实施例3
一种低密度不扯丝组角胶，所述组角胶由体积比为1:1的I组分和II组分组成；其中，
I组分包括以下重量份数的原料：
II组分包括以下重量份数的原料：
上述低密度不扯丝组角胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：I组分的制备方法如下：
(1)将中空玻璃微珠、补强填料、高岭土、碳酸钙置入100-110℃干燥箱内4h、烘干，备用；
(2)按照上述比例称取各原料，在室温下向高速分散机中加入多元醇A、多元醇B和增塑剂，在110℃、真空压力-0.15MPa下以100rpm的转速麻花式搅拌混合50min；
(3)向步骤(2)中的高速分散机通入氮气解除真空，再加入步骤(1)中烘干后的补强填料，先以200rpm的转速搅拌3-10min，待粉料吃完切换成高速600rpm搅拌，开启真空，在真空压力-0.1MPa下继续搅拌1-1.5h，得到混合料1；
(4)向步骤(3)所得的混合料1中加入偶联剂和催化剂，开启真空，在真空压力-0.1MPa下以600rpm的转速继续搅拌10-30min，得到混合料2；
(5)向步骤(4)所得的混合料2中加入烘干后的中空玻璃微珠，以600rpm转速搅拌3-10min，开启真空，在真空压力-0.1MPa下以600rpm转速继续搅拌3min，得到混合料3；
(6)向步骤(5)所得混合料3中加入增稠剂，以600rpm转速搅拌3-10min，开启真空，在真空压力-0.1MPa下以600rpm转速继续搅拌3min，向高速分散机充入氮气、出胶，即完成I组分的制备；
步骤S2：II组分的制备方法如下：
1)在室温下向双行星搅拌机加入异氰酸酯、增塑剂、除水剂，在真空压力-0.1MPa下以30HZ的转速搅拌混合50min，得混合料；
2)向步骤1)所得混合料中加入高岭土和碳酸钙，以40HZ的低转速搅拌3-10min后再切换成50HZ的高转速搅拌，开启真空，在真空压力-0.1MPa下继续搅拌0.5-1.0h，向双行星搅拌机充入氮气、出胶，即完成II组分的制备。
步骤S3：将步骤S1和步骤S2分别制备的I组分和II组分按照体积比1:1混合，即得所述的低密度不扯丝组角胶。
对比例1
一种组角胶，所述组角胶由I组分和II组分组成；其中，
I组分包括以下重量份数的原料：
II组分包括以下重量份数的原料：
上述组角胶的制备方法与和实施例1中相同。
对比例2
一种组角胶，所述组角胶由I组分和II组分组成；其中，I组分和II组分的原料与实施例2完全相同，该组角胶的制备方法中II组分的制备方法与实施例2中的II组分完全相同，I组分的制备方法与实施例不同。该组角胶的I组分的制备方法具体如下：
(1)将补强填料、高岭土、碳酸钙置入100-110℃干燥箱内4h、烘干，备用；
(2)按照上述比例称取各原料，在室温下向双行星搅拌釜中加入多元醇A、多元醇B和增塑剂，在100℃、真空压力-0.1MPa下以30HZ的转速搅拌混合60min；
(3)向步骤(2)双行星搅拌釜中通入氮气解除真空，再加入步骤(1中)烘干后的补强填料，先以20HZ的转速搅拌3-10min，待粉料吃完切换成高速50HZ搅拌，开启真空，在真空压力-0.095MPa下继续搅拌1-1.5h，得到混合料1；
(4)向步骤(3)所得的混合料1中然后加入偶联剂和催化剂，开启真空，在真空压力-0.095MPa下以50HZ的转速继续搅拌10-30min，得到混合料2；
(5)向步骤(4)所得的混合料2中加入烘干后的中空玻璃微珠，以20HZ搅拌3-10min，开启真空，在真空压力-0.095MPa下以20HZ的转速继续搅拌15min，双行星搅拌釜中充入氮气、出胶，即完成I组分的制备。
将实施例1-3和对比例1-2中的组角胶进行性能测试，具体测试结果如表1所示。
表1实施例1-3和对比例1-2中的组角胶性能测试数据
从表1中的数据可以看出，实施例1-3中组角胶的各个性能参数有所差异，说明组角胶中各原料成分的配比和制备工艺参数都会影响组角胶的性能；通过对比例1与实施例1相比，对比例1中组角胶的密度高于实施例1，扯丝状态要比实施例1严重，这是由于对比例1中的组角胶原料中无机填料的大多数密度都在2.5g/cm3以上，且为无规则的层状或片状，彼此之间存在交互勾连，组角胶本身粘度较小，因此造成导致组角胶的密度偏大和扯丝状态严重；实施例1中组角胶原料中选用中空玻璃微珠来代替部分无机填料，由于中空玻璃微珠的密度在0.5g/cm3以下，而且其球形结构使得交互勾连程度大大降低，因此，使得组角胶扯丝状态得到改善、密度减小；通过对比例2与实施例2相比，对比例2中组角胶的密度偏大，且在放置7天后，组角胶中出现了微珠上浮及分层的现象，这是由于对比例2在组角胶制备全过程中都采用的是双行星搅拌方式，在高速搅拌时中易使中空玻璃微珠破碎，破碎后的微珠中空结构破坏导致微珠的密度增大，进而导致组角胶的密度也偏大，而且双行星搅拌这种搅拌方式起不到乳化效果，导致体系不稳定，易造成组角胶中破碎后的空心微珠出现上浮、体系分层。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低密度不扯丝组角胶，其特征在于，所述组角胶由体积比为1:1的I组分和II组分组成；所述I组分包括如下重量份的原料：多元醇A 180-220份、多元醇B 110-150份、中空玻璃微珠20-100份、补强填料200-350份、增塑剂30-150份、偶联剂1.0-10份、增稠剂1-5份和催化剂0.5-5份；所述II组分包括如下重量份的原料：异氰酸酯200-400份、增塑剂40-100份、高岭土20-150份、碳酸钙30-100份和除水剂0.2-1.0份；所述多元醇A为分子量1000-3000的两官能度聚醚多元醇或者分子量1000-3000的两官能度聚酯多元醇；所述多元醇B为分子量100-5000的三官能度聚醚多元醇；所述低密度不扯丝组角胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：I组分的制备方法如下：
(1)将中空玻璃微珠、补强填料、高岭土、碳酸钙置入100-110℃干燥箱内4h、烘干，备用；
(2)按照上述比例称取各原料，在室温下向高速分散机中加入多元醇A、多元醇B和增塑剂，在一定温度和真空压力下采用麻花式以100rpm的转速搅拌混合50min；
(3)向步骤(2)中的高速分散机通入氮气解除真空，再加入步骤(1)中烘干后的补强填料，先以200rpm的转速搅拌3-10min，待粉料吃完切换成高速600rpm搅拌，开启真空，继续搅拌1-1.5h，得到混合料1；
(4)向步骤(3)所得的混合料1中加入偶联剂和催化剂，开启真空，以600rpm的转速继续搅拌10～30min，得到混合料2；
(5)向步骤(4)所得的混合料2中加入烘干后的中空玻璃微珠，以600rpm转速搅拌3-10min，开启真空，以600rpm转速继续搅拌3min，得到混合料3；
(6)向步骤(5)所得混合料3中加入增稠剂，以600rpm转速搅拌3-10min，开启真空，以600rpm转速继续搅拌3min，向高速分散机充入氮气、出胶，即完成I组分的制备；
步骤S2：II组分的制备方法如下：
1)在室温下向双行星搅拌机加入异氰酸酯、增塑剂、除水剂，在真空条件下以一定转速搅拌混合50min，得混合料；
2)向步骤1)所得混合料中加入高岭土和碳酸钙，以低转速搅拌3-10min后再切换成高转速搅拌，开启真空，继续搅拌0.5-1.0h，向双行星搅拌机充入氮气、出胶，即完成II组分的制备；
步骤S3：将步骤S1和步骤S2分别制备的I组分和II组分按照体积比1:1混合，即得所述的低密度不扯丝组角胶。
2.根据权利要求1所述的一种低密度不扯丝组角胶，其特征在于，所述中空玻璃微珠的真密度为0.22-0.60g/cm3，粒径为40-90μm。
3.根据权利要求1所述的一种低密度不扯丝组角胶，其特征在于，所述补强填料为纳米碳酸钙、钛白粉、气相二氧化硅中的至少一种；所述偶联剂为有环氧基硅烷偶联剂和乙烯基硅烷偶联剂中的至少一种；所述增稠剂为改性蓖麻油、有机膨润土和聚脲增稠剂中的任一种；所述催化剂为辛酸亚锡、螯合锡和有机铋催化剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种低密度不扯丝组角胶，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、磷酸二苯基异癸酯或烷基苯磺酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种低密度不扯丝组角胶，其特征在于，所述异氰酸酯为苯基多亚甲基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的任一种或几种；所述除水剂为恶唑烷类化学除水剂、对甲基苯磺酰异氰酸酯和原甲酸三乙酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的低密度不扯丝组角胶，其特征在于，所述步骤(2)中温度为100-110℃，真空压力≤-0.095MPa。
7.根据权利要求1所述的低密度不扯丝组角胶，其特征在于，所述步骤(3)-(6)中真空的真空压力均为≤-0.09MPa。
8.根据权利要求1所述的低密度不扯丝组角胶，其特征在于，所述步骤1)-2)中真空的真空压力均为≤-0.09MPa；所述步骤1)的转速为20-40HZ；所述步骤2)中的低转速为20-40HZ，高转速为30-50HZ。
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