CN115926711A - 一种密封胶及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封胶及其制备方法与应用，涉及密封胶技术领域。本发明提供了一种密封胶，包括第一组分、第二组分和第三组分；所述第一组分包括以下重量份的成分：硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物20‑35份、增塑剂15‑25份、补强填料15‑30份、增量填料15‑30份、紫外助剂0.5‑2份、触变剂0.5‑2.5份、空心玻璃微球1‑3份；所述第二组分包括以下重量份的成分：增塑剂1‑3份、增量填料5‑7份、锡类催化剂0.05‑0.2份、增粘剂0.5‑1.5份；所述第三组分包括以下重量份的成分：聚醚多元醇1‑3份、色粉0.1‑2份、高岭土1‑4份、去离子水0.25‑1份。发明人经过多次实验发现，本发明特定的3组分密封胶，既保证了第一组分的储存稳定性，同时又能够在树脂固化过程中提供足够的水分使其固化。

Description

一种密封胶及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及密封胶技术领域，尤其是一种密封胶及其制备方法与应用。

背景技术

铝板幕墙是目前高端建筑比较常用的外立面的用材。铝板一般用来代替玻璃制成幕墙，多用作墙体蔽护和不采光的墙壁的，可以使整个建筑立面灵动、新颖、有质感。铝单板常规尺寸600*600mm、600*1200mm、1000*1000mm等。由于热胀冷缩的作用，铝板拼接一般会留有5-30mm的间隙，这些间隙需要填充密封胶进行防水密封，同时密封胶需要应对接缝的形变而不开裂。目前国内的的铝板幕墙主要选用单组份硅酮密封胶。硅酮密封胶的优势在于其优异的耐候性。但是近些年硅酮密封胶在使用过程中也陆续暴露出一些问题，比如施工过程中的幕墙起鼓、幕墙污染等问题。幕墙起鼓是因为在施工过程中的昼夜温差过大导致密封胶还未完全固化就发生了较大的位移。幕墙污染主要密封胶中的未参与反应的高分子物质和增塑剂发生迁移导致。

硅烷改性聚醚密封胶是一类采用硅烷封端聚醚为基础树脂的密封材料，该类型产品具有抗高位移、不污染基材的特点。在装配式建筑领域已经大批量使用，主要用于混凝土预制构件的接缝密封。目前市面是主流的装配式建筑密封胶有单组份和双组份两类，最高可以满足±50％的接缝位移。其中双组份硅烷改性聚醚密封胶具有固化速度快的特点，可以将其用于铝板幕墙，能效的解决幕墙起鼓的问题。但是双组份硅烷改性聚醚密封胶存在一些问题，比如主剂保质期含水量难以控制，如含水量过高，其保质期较短，含水量过低则导致密封胶固化速度慢。其次是目前多组分硅烷改性聚醚主要采用胺类作为助催化剂，导致硅烷改性聚醚密封胶的耐紫外和耐湿热性能较差，需要对其耐紫外和耐湿热性能进行改进。同时双组份硅烷改性聚醚密封胶需要配合底涂使用，施工不便。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种密封胶及其制备方法与应用。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种密封胶，包括第一组分、第二组分和第三组分；所述第一组分包括以下重量份的成分：硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物20-35份、增塑剂15-25份、补强填料15-30份、增量填料15-30份、紫外助剂0.5-2份、触变剂0.5-2.5份、空心玻璃微球1-3份；所述第二组分包括以下重量份的成分：增塑剂1-3份、增量填料5-7份、锡类催化剂0.05-0.2份、增粘剂0.5-1.5份；所述第三组分包括以下重量份的成分：聚醚多元醇1-3份、色粉0.1-2份、高岭土1-4份、去离子水0.25-1份；

所述第一组分中丙烯酸树脂的结构式为式(I)：

其中，x为20-70的整数，y为1-2的整数，z为1-4的整数；

所述第一组分中硅烷改性聚醚树脂的结构式为式(II)，所述硅烷改性聚醚树脂的粘度为18000-23000mPa.s；

其中，R1、R2为甲基或乙基。

发明人经过多次实验发现，本发明提供了特定含有二烷氧基和环氧基的丙烯酸树脂和硅烷改性聚醚树脂混合，制备得到的密封胶具有更低的模量、更好的耐湿热性能。相比三烷氧基的丙烯酸酯类聚合物，二烷氧基的丙烯酸酯类聚合物能够赋予密封胶更低的模量，由于众所周知的原因，低模的密封胶在幕墙填缝应用中具有更大的优势，因此本发明选用二烷氧基的丙烯酸酯类聚合物，二烷氧基丙烯酸酯结构的引入能够有效的提升密封胶的粘接性和耐紫外性能，同时环氧基的引入能够赋予密封胶更好的耐湿热性能。

发明人经过多次实验发现，本发明特定的3组分密封胶，既保证了第一组分的储存稳定性，同时又能够在树脂固化过程中提供足够的水分使其固化。

优选地，所述硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将甲基丙烯酸酯甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、引发剂、链转移剂加入含有有机溶剂的回流装置中，反应得到丙烯酸树脂和有机溶剂的混合物；

(2)将硅烷改性聚醚树脂加入步骤(1)制备得到的丙烯酸树脂和有机溶剂的混合物中混合反应，去除有机溶剂后得到所述硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物。

优选地，所述硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物包含以下重量份的原料：甲基丙烯酸酯甲酯150-300份、甲基丙烯酸缩水甘油酯5-15份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷10-40份、引发剂8-15份、链转移剂0.5-2份、硅烷改性聚醚树脂800-1000份。

进一步优选地，所述硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物包含以下重量份的原料：甲基丙烯酸酯甲酯200-250份、甲基丙烯酸缩水甘油酯5-10份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷20-30份。

最优选地，所述硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物包含以下重量份的原料：甲基丙烯酸酯甲酯220份、甲基丙烯酸缩水甘油酯8份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷25份。

优选地，所述步骤(1)中，所述引发剂为过氧化氢类、过氧化二叔烷基类、过氧化酰类、过氧化羧酸酯类、过氧化二碳酸酯类中的至少一种；所述链转移剂为正十二烷基硫醇(NDM)、叔十二烷基硫醇(TDM)、3-巯基丙酸-2-乙基己酯(2-EHMP)、3-巯基乙酸-2-甲基己酯(2-EQMP)、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(TPMS)中的至少一种，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、异丙苯、乙酸乙酯中的至少一种。

进一步优选地，所述引发剂为过氧化羧酸酯类，更优选地，所述引发剂为过氧化2-乙基已基酸叔丁酯(TBPO)，所述链转移剂为3-巯基乙酸-2-甲基己酯(2-EQMP)。

优选地，所述的密封胶，如下(a)-(j)中的至少一种：

(a)所述增塑剂为烷基磺酸苯酯、环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛(2-乙基已基)酯、烷基磺酸苯酯中的至少一种；

(b)所述补强填料为改性纳米碳酸钙硅藻土、硅微粉中的至少一种；

(c)所述增量填料为重质碳酸钙、滑石粉、煅烧高岭土中的至少一种；

(d)所述紫外助剂为光稳定剂、紫外吸收剂、抗氧剂中的至少一种；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；

(e)所述触变剂为疏水性气相法二氧化硅、聚酰胺中的至少一种；

(f)所述空心玻璃微球的真实密度为0.15-0.3g/mL；

(g)所述增粘剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、低聚体氨基硅烷中的至少一种；

(h)所述聚醚多元醇的分子量为1000-3000；

(i)所述色粉为色素炭黑、金红石型二氧化钛中的至少一种；

(j)所述高岭土的目数为500目-2000目。

优选地，所述补强填料为改性纳米碳酸钙，所述增量填料为重质碳酸钙，所述光稳定剂为巴斯夫公司生产的TINUVIN 765、TINUVIN 770中的至少一种，所述锡类催化剂为日本日东化成公司生产的NEOSTANN U-220H、NEOSTANN S-1、NEOSTANN U-303中的至少一种，所述聚醚多元醇为山东蓝星东大生产的DL-1000D、DL-2000D、DL-3000D中的至少一种。

此外，本发明提供了所述的密封胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备第一组分；将硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物、增塑剂、补强填料、增量填料、紫外助剂、触变剂、空心玻璃微球搅拌分散后，混合均匀，在-0.09～-0.1MPa、物料温度110-120℃的条件下搅拌120-180min，出料即得所述第一组分；

(2)制备第二组分；将增塑剂、增量填料、锡类催化剂、增粘剂搅拌分散后，混合均匀，出料即得所述第二组分；

(3)制备第三组分；将聚醚多元醇、色粉、高岭土、去离子水搅拌分散后，混合均匀，出料即得所述第三组分。

优选地，所述步骤(1)-步骤(3)中，搅拌分散采用行星搅拌机进行搅拌，搅拌的时间为20-30min。

进一步地，本发明提供了所述的密封胶在铝板幕墙中的应用。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明提供了特定含有二烷氧基和环氧基的丙烯酸树脂和硅烷改性聚醚树脂混合，制备得到的密封胶具有更低的模量、更好的耐湿热性能和无底涂粘接性。本发明特定的3组分密封胶，既保证了第一组分的储存稳定性，同时又能够在树脂固化过程中提供足够的水分使其固化。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

硅烷改性聚醚树脂1：型号KANEKA MS POLYMER S810，厂家钟化贸易(上海)有限公司，粘度18000-23000mPa.s；

硅烷改性聚醚树脂2：型号KANEKA MS POLYMER EST280，厂家钟化贸易(上海)有限公司，粘度5000-8000mPa.s；

硅烷改性聚醚树脂3：型号KANEKA MS POLYMER S327，厂家钟化贸易(上海)有限公司，粘度25000-43000mPa.s；

实施例和对比例

本发明实施例和对比例所述硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物制备过程中组分及重量份选择如表1-2所示，密封胶的组分及重量份选择如表3-4所示，

本发明实施例和对比例所述硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物制备过程，包括如下步骤：

(a)将甲基丙烯酸酯甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、引发剂、链转移剂加入含有100份、100℃甲苯的回流装置中，反应得到丙烯酸树脂和甲苯的混合物；

(b)将硅烷改性聚醚树脂加入步骤(1)制备得到的丙烯酸树脂和甲苯的混合物中混合反应，去除甲苯后得到所述硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物。

本发明实施例和对比例所述密封胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备第一组分；将硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物、增塑剂、补强填料、增量填料、紫外助剂、触变剂、空心玻璃微球搅拌分散后，混合均匀，在-0.09～-0.1MPa、物料温度110℃的条件下搅拌160min，出料即得所述第一组分；搅拌分散采用行星搅拌机进行搅拌，搅拌的时间为25min；

(2)制备第二组分；将增塑剂、增量填料、锡类催化剂、增粘剂搅拌分散后，混合均匀，出料即得所述第二组分；搅拌分散采用行星搅拌机进行搅拌，搅拌的时间为25min；

(3)制备第三组分；将聚醚多元醇、色粉、高岭土、去离子水搅拌分散后，混合均匀，出料即得所述第三组分；搅拌分散采用行星搅拌机进行搅拌，搅拌的时间为25min。

表1

表2

表3

表4

性能测试

1)拉伸模量：按照GB/T 14683-2017中6.9规定的方法测试。

2)耐久性(6个循坏)：按照T/SHHJ000018-2018附录A规定的方法测试，测试基材为氟碳喷涂的铝材，该项目主要评估密封胶在拉伸压缩循环，紫外和湿热等综合老化条件下整体性能。

3)剥离粘接性：按照GB/T 13477.18-2002规定的方法测试，测试基材为氟碳喷涂的铝材，该项目主要评估密封胶对基材的耐水粘接性。

表5

表6

由上表可知，实施例1采用的A1树脂中甲基丙烯酸缩水甘油酯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷添加量大，导致最终产品模量高，耐久性和粘接性好。实施例4则相反，导致模量更低，粘接性稍差。

实施例2-3采用A2-3树脂，性能相对均衡。

A5树脂的引发剂和链转移剂，导致丙烯酸树脂聚合度更高，粘度更大，对应的实施例5的模量相比实施例3更高。

实施例6和实施例7调整配方中各组分的用量，特别是树脂和增塑剂用量，相比实施例3，实施例6模量更低，实施例7模量更高，但耐久性和剥离粘接性均能满足要求。

A6-A8树脂未添加γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷导致丙烯酸树脂大部分不能参与到硅烷改性聚醚树脂的交联反应，则对应的对比例1-3结果显示其模量偏低，粘接性和耐久性均较差。A9树脂未添加甲基丙烯酸缩水甘油酯，树脂的耐水性不足，则对比例4结果显示其粘接性和耐久性均较差。

A10树脂采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷替代了γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷，添加到密封胶中会导致交粘密度过大，对比例5结果显示密封胶的模量偏高、耐久性测试不合格。

A11-A12树脂选用了不同粘度的硅烷改性聚醚树脂，硅烷改性聚醚树脂2相对粘度偏低，主要是其分子主链较短，硅烷改性聚醚树脂3相对粘度更高，分子主链较长，则对应的对比例6结果显示其模量偏高，对比例7结果显示其模量偏低，两种实施例方案耐久性均较差。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种密封胶，其特征在于，包括第一组分、第二组分和第三组分；所述第一组分包括以下重量份的成分：硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物20-35份、增塑剂15-25份、补强填料15-30份、增量填料15-30份、紫外助剂0.5-2份、触变剂0.5-2.5份、空心玻璃微球1-3份；所述第二组分包括以下重量份的成分：增塑剂1-3份、增量填料5-7份、锡类催化剂0.05-0.2份、增粘剂0.5-1.5份；所述第三组分包括以下重量份的成分：聚醚多元醇1-3份、色粉0.1-2份、高岭土1-4份、去离子水0.25-1份；

所述第一组分中丙烯酸树脂的结构式为式(I)：

其中，x为20-70的整数，y为1-2的整数，z为1-4的整数；

所述第一组分中硅烷改性聚醚树脂的结构式为式(II)，所述硅烷改性聚醚树脂的粘度为18000-23000mPa.s；

其中，R1、R2为甲基或乙基。

2.如权利要求1所述的密封胶，其特征在于，所述硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将甲基丙烯酸酯甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、引发剂、链转移剂加入含有有机溶剂的回流装置中，反应得到丙烯酸树脂和有机溶剂的混合物；

(2)将硅烷改性聚醚树脂加入步骤(1)制备得到的丙烯酸树脂和有机溶剂的混合物中混合反应，去除有机溶剂后得到所述硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物。

3.如权利要求2所述的密封胶，其特征在于，所述硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物包含以下重量份的原料：甲基丙烯酸酯甲酯150-300份、甲基丙烯酸缩水甘油酯5-15份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷10-40份、引发剂8-15份、链转移剂0.2-1份、硅烷改性聚醚树脂800-1000份。

4.如权利要求3所述的密封胶，其特征在于，所述硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物包含以下重量份的原料：甲基丙烯酸酯甲酯200-250份、甲基丙烯酸缩水甘油酯5-10份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷20-30份。

5.如权利要求2所述的密封胶，其特征在于，所述步骤(1)中，所述引发剂为过氧化氢类、过氧化二叔烷基类、过氧化酰类、过氧化羧酸酯类、过氧化二碳酸酯类中的至少一种；所述链转移剂为正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、3-巯基丙酸-2-乙基己酯、3-巯基乙酸-2-甲基己酯、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯中的至少一种；所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、异丙苯、乙酸乙酯中的至少一种。

6.如权利要求1所述的密封胶，其特征在于，如下(a)-(j)中的至少一种：

(a)所述增塑剂为烷基磺酸苯酯、环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛(2-乙基已基)酯、烷基磺酸苯酯中的至少一种；

(b)所述补强填料为改性纳米碳酸钙、硅藻土、硅微粉中的至少一种；

(c)所述增量填料为重质碳酸钙、滑石粉、煅烧高岭土中的至少一种；

(d)所述紫外助剂为光稳定剂、紫外吸收剂、抗氧剂中的至少一种；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；

(e)所述触变剂为疏水性气相法二氧化硅、聚酰胺中的至少一种；

(f)所述空心玻璃微球的真实密度为0.15-0.3g/mL；

(g)所述增粘剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、低聚体氨基硅烷中的至少一种；

(h)所述聚醚多元醇的分子量为1000-3000；

(i)所述色粉为色素炭黑、金红石型二氧化钛中的至少一种；

(j)所述高岭土的目数为500目-2000目。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的密封胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备第一组分；将硅烷改性聚醚树脂和丙烯酸树脂混合物、增塑剂、补强填料、增量填料、紫外助剂、触变剂、空心玻璃微球搅拌分散后，混合均匀，在-0.09～-0.1MPa、物料温度110-120℃的条件下搅拌120-180min，出料即得所述第一组分；

(2)制备第二组分；将增塑剂、增量填料、锡类催化剂、增粘剂搅拌分散后，混合均匀，出料即得所述第二组分；

(3)制备第三组分；将聚醚多元醇、色粉、高岭土、去离子水搅拌分散后，混合均匀，出料即得所述第三组分。

8.如权利要求7所述的密封胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)-步骤(3)中，搅拌分散采用行星搅拌机进行搅拌，搅拌的时间为20-30min。

9.一种如权利要求1-6任一项所述的密封胶在铝板幕墙中的应用。