CN115058227A - 一种加成型有机硅道路用胶及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种道路用加成型硅酮密封胶，由以下组份制备而成：以重量份数计，a，w‑二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份，重质碳酸钙50‑150份，气相法白炭黑5‑10份，硅油增塑剂2‑20份，含氢硅油交联剂10‑15份，扩链剂0.5‑3份，抑制剂0.01‑0.1份，附着力促进剂2‑4份，催化剂0.5‑3份。本发明相比于缩合型道路用胶明显更优，具有更低的体积收缩率，固化速度不受水分及氧气限制，可以快速固化，解决了缩合型体系用胶在固化过程中因环境变化而导致胶体开裂、脱粘等问题。
Description
技术领域
本发明涉及有机密封胶技术领域，具体涉及一种加成型有机硅道路用胶及其制备方法。
背景技术
混凝土路面是裸露在大自然中的带状结构，板块与板块之间非常容易形成胀缩内应力，导致混凝土面层破坏，因此每隔一段距离都设置一定宽度的接缝，为了防止接缝渗水及异物堆积，必须对接缝位置进行密封。目前使用的混凝土路面接缝材料主要集中在聚硫、氯丁橡胶、聚氨酯和硅酮材料，其中硅酮密封胶作为混凝土道路接缝密封材料，具有优异的耐气候老化、耐高低温、良好的弹性恢复率等性能，因此在实际应用中具有巨大的优势。
目前市面上所使用的的硅酮接缝密封胶全部是缩合型类的，缩合型类密封胶在固化过程中会有小分子物产生，胶体收缩率比较大，在接缝过程中很容易造成打胶的液面高度与胶体固化后的高度不一致，影响施工效果。缩合型胶体的固化机理是通过接触空气中的水分及氧气来参与其固化过程的，因此胶体都是从表面接触空气部分先固化，再发展到内部固化，如果缝隙的深度比较深，胶的完全固化时间就很长，由于在大自然环境中存在着昼夜温差的作用，未完全固化的胶体就容易产生热胀冷缩，造成胶体内部开裂，从而影响使用寿命。
因加成型类密封胶在固化过程中没有小分子物产生，体积收缩率小，几乎可以忽略不计，且固化过程是整体固化的，不需要水分及氧气，施工过程中不会存在表面先固化、内部未固化的情况，因此有必要开发一种性能优异的有机硅加成型道路用硅酮密封胶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的加成型硅酮密封胶，用于道路的接缝密封。该密封胶拥有高伸长率和较低的模量，且长期使用仍然保持良好的界面粘接力，完全克服了目前施工环境中存在的缩合型道路用填缝胶容易开裂、脱粘等缺点。同时，本发明还提供了所述加成型硅酮密封胶的制备方法。
本发明提供的有机硅加成型道路用胶，相比于缩合型道路用胶明显更优，具有更低的体积收缩率，固化速度不受水分及氧气限制，可以快速固化，解决了缩合型体系用胶在固化过程中因环境变化而导致胶体开裂、脱粘等问题。
本发明提供的道路用加成型硅酮密封胶，由以下组份制备而成：以重量份数计，a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份，重质碳酸钙50-150份，气相法白炭黑5-10份，硅油增塑剂2-20份，含氢硅油交联剂10-15份，扩链剂0.5-3份，抑制剂0.01-0.1份，附着力促进剂2-4份，催化剂0.5-3份。
所述a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷优选25℃下粘度为50000-150000mpa.s且乙烯基含量0.1-0.4wt％中的一种。
所述重质碳酸钙优选平均粒径为3.5-10μm，且含水率低于0.1％。
所述气相白炭黑优选经硅烷偶联剂处理后的气相法白炭黑，BET比表面积为100-200m2/g。经偶联剂处理的气相白炭黑与上述a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的相容性更好，作为密封胶的补强填料，能提高有机硅结构密封胶的拉伸粘接强度，使其具有更好的拉伸性能。
所述硅油增塑剂优选羟基硅油，羟基含量0.10-0.20wt％，25℃下运动黏度为50-350mpa.s。加入羟基硅油作为增塑剂能改善胶体的流动性，其分子链末端的活性基团同时可以改善体系的极性，增强其粘接稳定性。
所述含氢硅油交联剂优选支链型含氢硅油，含氢量0.36-0.56wt％。
所述扩链剂优选端含氢硅油，含氢量0.05-0.1wt％。
所述抑制剂优选1-乙炔基-环己醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、2-甲基-1-己炔基-3-醇、3，5-二甲基-1-乙炔基-3-醇、3，7，11-三甲基-1-十二炔基-3-醇中的一种。
所述附着力促进剂优选具有长链结构的硅烷偶联剂中的一种或其组合；所述具有长链特殊结构的硅烷偶联剂的结构式为：(R4O)3Si-CmH2m-R5。其中，R4和R5为未被取代或取代的一价烃基团，R4和R5相同或不同，m为6-8的整数。R4优选为甲基或乙基，R5优选为乙烯基、3-缩水甘油醚氧基或3-甲基丙烯酰氧基。
所述催化剂优选铂乙烯基硅氧烷、铂-炔烃基螯合物、氯铂酸中的一种，铂含量1000-5000ppm。
本发明提供的道路用加成型硅酮密封胶，其制备方法包括以下步骤：
(1)将a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷、重质碳酸钙和气相白炭黑加入真空捏合机内，于温度120-150℃、真空度0.085-0.099Mpa条件下，脱水共混捏合120-180分钟，冷却得到基料。
(2)在室温下，将步骤(1)中所得的基料、硅油增塑剂、含氢硅油交联剂、扩链剂、抑制剂、附着力促进剂加入高速分散搅拌机或行星搅拌机内，于真空度0.085-0.099Mpa和转速25-30rpm条件下搅拌20-40min分钟。
(3)向步骤(2)中的物料加入催化剂，继续搅拌20-40min，停机出料得到加成型有机硅道路用胶。
具体实施方式
下面结合实施例和对比例，进一步详细说明本发明的技术方案和技术效果。
实施例1：
(1)将粘度为50000mpa.s、乙烯基含量为0.1％的a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份，重质碳酸钙50份(平均粒径为3.5μm)和气相法白炭黑5份(比表面积为100m2/g)加入真空捏合机内，于温度120℃、真空度0.085Mpa下，脱水共混捏合120分钟，冷却得到基料。
(2)在室温下，将上步骤中所得的基料和羟基硅油(羟基质量分数为0.10％，粘度为50mpa.s)2份、支链型含氢硅油交联剂(含氢量质量分数为0.36％)10份、端含氢硅油扩链剂(含氢量质量分数为0.05％)0.5份、抑制剂(本例为1-乙炔基-环己醇)0.01份、附着力促进剂(KH560)2份，加入到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，于真空度0.085Mpa、转速25-30rpm下搅拌20min分钟后停止搅拌。
(3)向步骤(2)中的物料加入铂乙烯基硅氧烷催化剂(铂含量为1000ppm)0.5份，继续搅拌20min后停机出料，得到所需要的有机硅加成型道路用胶。
实施例2：
(1)将粘度为100000mpa.s、乙烯基含量为0.25％的a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份，重质碳酸钙100份(平均粒径为5μm)和气相法白炭黑8份(比表面积为150m2/g)加入真空捏合机内，于温度120℃、真空度0.085Mpa下，脱水共混捏合120分钟，冷却得到基料。
(2)在室温下，将步骤(1)中所得的基料和羟基硅油(羟基质量分数为0.10％，粘度为50mpa.s)10份、支链型含氢硅油交联剂(含氢量质量分数为0.36％)13份、端含氢硅油扩链剂(含氢量质量分数为0.05％)1.5份、抑制剂(本例为1-乙炔基-环己醇)0.05份、附着力促进剂(KH560)4份，加入到高速分散搅拌机或行星搅拌机内，于真空度0.085Mpa、转速30rpm下搅拌20min分钟。
(3)向步骤(2)中的物料加入铂乙烯基硅氧烷催化剂(铂含量为1000ppm)1.5份，继续搅拌20min后停机出料，得到所需要的有机硅加成型道路用胶。
实施例3：
(1)将粘度为100000mpa.s、乙烯基含量为0.3％的a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份，重质碳酸钙100份(平均粒径为10μm)，气相法白炭黑10份(比表面积为100m2/g)加入真空捏合机内，于温度130℃、真空度0.090Mpa下，脱水共混捏合180分钟，冷却得到基料。
(2)在室温下，将步骤(1)中所得的基料和羟基硅油(羟基质量分数为0.10％，粘度为50mpa.s)2份、支链型含氢硅油交联剂(含氢量质量分数为0.36％)10份、端含氢硅油扩链剂(含氢量质量分数为0.05％)0.5份、抑制剂(1-乙炔基-环己醇)0.01份、附着力促进剂(KH570)2份，加入高速分散搅拌机或行星搅拌机内，于真空度0.085Mpa、转速30rpm下搅拌20min分钟。
(3)向步骤(2)中的物料加入铂乙烯基硅氧烷催化剂(铂含量为3000ppm)0.5份，继续搅拌20min后停机出料得到所需要的有机硅加成型道路用胶。
实施例4：
(1)将粘度为50000mpa.s、乙烯基含量为0.3％的a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份，重质碳酸钙50份(平均粒径为3.5μm)，气相法白炭黑5份(比表面积为100m2/g)加入真空捏合机内，于温度120℃、真空度0.085Mpa下，脱水共混捏合120分钟，冷却得到基料。
(2)在室温下，将步骤(1)中所得的基料和羟基硅油(羟基质量分数为0.10％，粘度为50mpa.s)2份、支链型含氢硅油交联剂(含氢量质量分数为0.36％)10份、端含氢硅油扩链剂(含氢量质量分数为0.05％)0.5份、抑制剂(1-乙炔基-环己醇)0.01份、附着力促进剂(KH560及KH570按照质量比1∶1搭配)2份，加入高速分散搅拌机或行星搅拌机内，于真空度0.085Mpa、转速30rpm下搅拌20min分钟。
(3)向步骤(2)中的物料加入铂乙烯基硅氧烷催化剂(铂含量为3000ppm)0.5份，继续搅拌20min后停机出料，得到所需要的有机硅加成型道路用胶。
对比例1：
(1)将粘度为50000mpa.s、乙烯基含量为0.3％的a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份，重质碳酸钙50份(平均粒径为3.5μm)，加入真空捏合机内，于温度120℃、真空度0.085Mpa下，脱水共混捏合120分钟，冷却得到基料。
(2)在室温下，将步骤(1)中所得的基料和羟基硅油(羟基质量分数为0.10％，粘度为50mpa.s)2份、支链型含氢硅油交联剂(含氢量质量分数为0.36％)10份、端含氢硅油扩链剂(含氢量质量分数为0.05％)0.5份、抑制剂(1-乙炔基-环己醇)0.01份、附着力促进剂(KH560)2份，加入高速分散搅拌机或行星搅拌机内，于真空度0.085Mpa、转速25-30rpm下搅拌20min分钟后停止搅拌。
(3)向步骤(2)中的物料加入铂乙烯基硅氧烷催化剂(铂含量为1000ppm)0.5份，继续搅拌20min后停机出料，得到所需要的有机硅加成型道路用胶。
对比例2：
(1)将粘度为100000mpa.s、乙烯基含量为0.25％的a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份，重质碳酸钙100份(平均粒径为5μm)，气相法白炭黑8份(比表面积为150m2/g)加入真空捏合机内，于温度120℃、真空度0.085Mpa下，脱水共混捏合120分钟，冷却得到基料。
(2)在室温下，将步骤(1)中所得的基料和羟基硅油(羟基质量分数为0.10％，粘度为50mpa.s)10份、支链型含氢硅油交联剂(含氢量质量分数为0.36％)13份、端含氢硅油扩链剂(含氢量质量分数为0.05％)1.5份、抑制剂(1-乙炔基-环己醇)0.05份、附着力促进剂(KH560)4份，加入高速分散搅拌机或行星搅拌机内，于真空度0.085Mpa、转速30rpm下搅拌20min分钟后停止搅拌。
(3)向步骤(2)中的物料加入铂乙烯基硅氧烷催化剂(铂含量为1000ppm)1.5份，继续搅拌20min后停机出料得到所需要的有机硅加成型道路用胶。
对比例3：
(1)将粘度为100000mpa.s、乙烯基含量为0.3％的a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份，重质碳酸钙100份(平均粒径为10μm)，气相法白炭黑10份(比表面积为100m2/g)加入真空捏合机内，于温度130℃、真空度0.090Mpa下，脱水共混捏合180分钟，冷却得到基料。
(2)在室温下，将步骤(1)中所得的基料和羟基硅油(羟基质量分数为0.10％，粘度为50mpa.s)2份、支链型含氢硅油交联剂(含氢量质量分数为0.36％)10份、端含氢硅油扩链剂(含氢量质量分数为0.05％)0.5份、抑制剂(1-乙炔基-环己醇)0.01份、加入高速分散搅拌机或行星搅拌机内，于真空度0.085Mpa、转速30rpm下搅拌20min分钟后停止搅拌。
(3)向步骤(2)中的物料加入铂乙烯基硅氧烷催化剂(铂含量为3000ppm)0.5份，继续搅拌20min后停机出料得到所需要的有机硅加成型道路用胶。
对比例4：
(1)将粘度为50000mpa.s、羟基含量为0.3％的a，w-二羟基聚二甲基硅氧烷100份，重质碳酸钙50份(平均粒径为3.5μm)，气相法白炭黑5份(比表面积为100m2/g)加入真空捏合机内，于温度120℃、真空度0.085Mpa下，脱水共混捏合120分钟，冷却得到基料。
(2)在室温下，将步骤(1)中所得的基料和羟基硅油(羟基质量分数为0.10％，粘度为50mpa.s)2份、交联剂(甲基三丁酮肟基硅烷)10份、附着力促进剂(KH560及KH570按照质量比1∶1搭配)2份，加入高速分散搅拌机或行星搅拌机内，于真空度0.085Mpa、转速30rpm下搅拌20min分钟后停止搅拌。
(3)向步骤(2)中的物料加入二丁基二月硅酸锡催化剂0.5份，继续搅拌20min后停机出料得到所需要的有机硅缩合型道路用胶。
各实施例及对比例产品综合性能测试：
按照GB/T 32369-2015方法2测试其全固时间(25℃)，按照GB/T15223-2008测试其体积收缩率，按照GB/T531测试其邵氏硬度，按照GB/T528测试其拉伸强度和断裂伸长率，按照GB/13477.17测试其弹性恢复率，按照GB/13477.10测试其定伸粘接性，各实施例及对比例测试结果如下表1所示：
由表中示例及对比例数据可以看出，固化时间是由配方中催化剂添加含量所决定的，催化剂添加量高，固化速度就快，反之就慢。实施例1与对比例1的不同之处就是有没有添加白炭黑，对比例1中没有添加白炭黑，其所制作出来的道路胶比实施例1中添加了白炭黑，在拉伸强度、断裂伸长率、弹性恢复率及定伸粘接性都比较差，说明重质碳酸钙与白炭黑复配使用对于道路胶的各项性能有利。实施例2及对比例2的不同之处是有没有添加羟基硅油，羟基硅油的添加与否对于体系的拉伸强度及断裂伸长率影响不大，但是对于粘接性影响很大。实施例3及对比例3的不同之处是有没有添加粘接促进剂，没有添加粘接促进剂的道路胶对于混泥土的基材来说几乎是零粘接。实施例4与对比例4的不同之处在于对比例4是缩合型的，经各项性能对比发现，缩合型的道路胶相比于加成型道路胶，其固化速度明显落后于加成型的，且体积收缩率比加成型的大。因此本发明提供的加成型有机硅道路胶拥有高伸长率，较低的模量，且长期使用仍然保持良好的界面粘接力，完全克服了目前施工环境中存在的缩合型道路用填缝胶固化速度慢，体积收缩率大而导致胶体容易开裂，脱粘等缺点。
Claims (10)
1.一种加成型有机硅道路用胶，其特征在于，所述有机硅道路用胶由以下组份制备而成：以重量份数计，a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份，重质碳酸钙50-150份，气相法白炭黑5-10份，硅油增塑剂2-20份，含氢硅油交联剂10-15份，扩链剂0.5-3份，抑制剂0.01-0.1份，附着力促进剂2-4份，催化剂0.5-3份。
2.根据权利要求1所述的有机硅道路用胶，其特征在于，所述a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷为25℃下粘度为50000-150000mpa.s且乙烯基含量0.1-0.4wt％中的一种。
3.根据权利要求1所述的有机硅道路用胶，其特征在于，所述气相白炭黑为经硅烷偶联剂处理后的气相法白炭黑，BET比表面积为100-200m2/g。
4.根据权利要求1所述的有机硅道路用胶，其特征在于，所述硅油增塑剂为羟基硅油，羟基含量0.10-0.20wt％。
5.根据权利要求1所述的有机硅道路用胶，其特征在于，所述含氢硅油交联剂为支链型含氢硅油，含氢量0.36-0.56wt％。
6.根据权利要求1所述的有机硅道路用胶，其特征在于，所述扩链剂为端含氢硅油，含氢量0.05-0.1wt％。
7.根据权利要求1所述的有机硅道路用胶，其特征在于，所述抑制剂为1-乙炔基-环己醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、2-甲基-1-己炔基-3-醇、3，5-二甲基-1-乙炔基-3-醇、3，7，11-三甲基-1-十二炔基-3-醇中的一种。
8.根据权利要求1所述的有机硅道路用胶，其特征在于，所述附着力促进剂为具有长链结构的硅烷偶联剂中的一种或其组合。
9.根据权利要求1所述的有机硅道路用胶，其特征在于，所述催化剂为铂乙烯基硅氧烷、铂-炔烃基螯合物、氯铂酸中的一种，铂含量1000-5000ppm。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的有机硅道路用胶，其制备方法包括以下步骤：
(1)将a，w-二乙烯基聚二甲基硅氧烷、重质碳酸钙和气相白炭黑加入真空捏合机内，于温度120-150℃、真空度0.085-0.099Mpa条件下，脱水共混捏合120-180分钟，冷却得到基料；
(2)在室温下，将步骤(1)中所得的基料、硅油增塑剂、含氢硅油交联剂、扩链剂、抑制剂、附着力促进剂加入高速分散搅拌机或行星搅拌机内，于真空度0.085-0.099Mpa和转速25-30rpm条件下搅拌20-40min分钟；
(3)向步骤(2)中的物料加入催化剂，继续搅拌20-40min，停机出料得到加成型有机硅道路用胶。
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| CN115678491A (zh) * | 2022-11-08 | 2023-02-03 | 广州绿腾新材料有限公司 | 一种耐久性好的低107胶含量有机硅胶黏剂及其制备方法 |
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