單組份矽烷改性聚氨酯密封膠及製備方法
2023-05-30 21:07:51 1
專利名稱：單組份矽烷改性聚氨酯密封膠及製備方法
技術領域：
本發明涉及密封膠技術領域，具體地說是一種矽烷改性的單組份聚氨酯密封膠。
背景技術：
聚氨酯密封膠是世界上三大彈性密封膠(有機矽、聚硫、聚氨酯)之一，使用壽命可達15 20年，已被廣泛用主要用於建築組成部分或材料之間進行密封如嵌縫、混凝土構件的聯接密封、高速公路和機場、橋梁伸縮縫的嵌填、隧道工程防水材料、雙層玻璃的粘結密封等。這些密封材料的使用，不僅解決了建築物的滲漏問題，延長其使用壽命，而且能提高其絕熱保溫性能，達到節能的目的。聚氨酯密封膠以空氣中微量水分為交聯促進劑，在室溫下固化成彈性狀態，具有強度高、彈性好、耐磨、絕緣、耐寒等優點，對一般的建築材料有較高的粘附性，幾乎可以用於建築的各個領域，特別是對那些膨脹和收縮比較明顯和熱脹冷縮比較大的材料。聚氨酯密封膠的高伸長率和良好的彈性復原能力，均可以滿足材料或構件的密封要求。而且在高檔密封材料中，聚氨酯密封膠的價格相對較低，因而在建築工業中的應用得到了快速增長。聚氨酯密封膠主要有兩種類型，即單組分和雙組分。與雙組分聚氨酯密封膠相比， 單組分聚氨酯密封膠使用方便，不用調配，易擠出，與多種材料的粘接力較強，而且適用於自動化流水線作業。因此單組分聚氨酯密封膠的開發和利用備受重視。但是單組分聚氨酯密封膠固化是利用空氣中微量水分作為交聯促進劑而固化的反應型密封膠，產品長期穩定儲存困難，固化時釋放的二氧化碳易使密封層產生氣孔，降低了材料的力學性能和材料的密封性能，並且樹脂的深層固化較慢，表面易發黏，同玻璃及金屬等無孔材料粘接一般需塗底膠，膠層耐熱、耐老化性能也略顯不足。
發明內容
本發明的主要目的在於，克服現有的單組份密封膠存在的缺陷，提供一種不僅具有優良的柔韌性、粘結性和耐磨性，而且又具有優良的耐熱性、耐寒性、耐水性以及電器絕緣性，既能夠滿足不同基材粘結和使用條件的要求，又能夠對多種基材進行良好的粘結，同時對環境無汙染、對人體無毒害的單組份矽烷改性聚氨酯密封膠及製備方法。本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案還實現的。本發明提供一種單組份矽烷改性聚氨酯密封膠，其以重量百分比計含有如下組分矽烷改性聚氨酯預聚體 20-30%增塑劑15-25%氣相二氧化矽1-5%鈦白粉2-5%碳酸鈣40-55%偶聯劑10.5-1.5%
偶聯劑20. 5-1%二月桂酸二丁基錫0.1-0.5%。所述矽烷改性聚氨酯預聚體選自異氰酸酯基乙基三甲氧基矽烷改性，異氰酸酯基乙基三乙氧基矽烷改性，異氰酸酯基丙基三甲氧基矽烷改性或異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷改性聚氨酯預聚體其中之一。所述偶聯劑1分別選自矽烷偶聯劑A-171或A-151其中之一，偶聯劑2分別選自矽烷偶聯劑A-1110或A-1100其中之一。所述增塑劑選自鄰苯二甲酸二異壬酯、鄰苯二甲酸二異癸酯或鄰苯二甲酸二辛酯其中之一。本發明還提供一種單組份矽烷改性聚氨酯密封膠的製備方法，其特徵在於包括如下工藝步驟a.以重量百分比計稱取如下組分矽烷改性聚氨酯預聚體 20-30%增塑劑15-25%氣相二氧化矽1-5%鈦白粉2-5%碳酸鈣40-55%偶聯劑10.5-1.5%偶聯劑20. 5-1%二月桂酸二丁基錫0.1-0.5%b.將矽烷改性聚氨酯預聚體、增塑劑及偶聯劑1加入雙行星式混合機中，於 50-70°C，攪拌速率為30-50r/min，真空的條件下混合0. 5_2h ；c.即加入氣相二氧化矽、鈦白粉、碳酸鈣混合物料，維持溫度100-120°C，攪拌速率為30-50r/min，真空的條件下混合1- ；d.最後將混料冷卻至室溫後添加偶聯劑2、二月桂酸二丁基錫，真空攪拌 15-45min後製得密封膠產品。本發明的優點和效果本發明的矽烷封端改性的聚氨酯預聚體，以矽烷固化化學代替單組分聚氨酯的異氰酸酯固化化學，在適宜的催化劑作用下，遇到溼氣後，可水解的烷氧基團與水反應，水解生成矽醇基，進而與底材的表面羥基形成氫鍵或縮合成-SiO-M共價鍵(M為無機表面)，同時，矽烷各分子間的矽醇基又相互縮合、齊聚形成網狀結構的膜覆蓋在底材表面，最終的聚合物可以看作是通過矽氧烷基固化的聚氨酯。矽烷改性聚氨酯密封膠通過氫鍵和共價鍵兩種作用使兩種材料連接起來，遠比單純的範德華引力強。因此，通過改性，可在無機物質和有機物質的界面之間架起「分子橋」，把兩種性質完全不同的材料連接在一起，並增加了界面層的膠接強度。另外，矽烷改性聚氨酯分子中含有矽氧鍵和極性的氨酯鍵擴大了粘接對象，如貨櫃的粘接密封、汽車擋風玻璃、後窗玻璃和金屬框架的粘接。特別是在提高對無機材料的粘接性能上更為突出。為了安全性和結構用途，汽車工業上車窗玻璃的安裝和密封都需要預塗底塗劑，不但增加了操作工序和生產成本，而且有可能粘汙接口表面和附近基材。通過在聚氨酯中引入矽烷，提高了聚氨酯密封膠對玻璃的粘接性，而且不用底塗劑，甚至可膠接油漆面和有機物汙染的表面。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明作進一步詳細描述。實施例1 該配方的檢測結果如下表幹時間60min擠出性100ml/min拉伸模量0.!35MPa (定伸 100% )彈性恢復率90% (定伸100% )浸水後定伸粘結性無破壞(定伸100% )熱處理後定伸粘結性無破壞(定伸100% )冷壓熱拉後定伸粘結性無破壞(定伸100% )熱處理後邵氏硬度6實施例2 邁圖聚氨酯預聚體SPUR 101523%鄰苯二甲酸二異壬酯17%氣相二氧化矽3%鈦白粉5%碳酸鈣50%邁圖矽烷偶聯劑A-1710.8%邁圖矽烷偶聯劑A-11101%二月桂酸二丁基錫0.2%該配方的檢測結果如下表幹時間45min擠出性110ml/min拉伸模量0.3MPa (定伸 100% )彈性恢復率90% (定伸100% )浸水後定伸粘結性無破壞(定伸100% )熱處理後定伸粘結性無破壞(定伸100% )冷壓熱拉後定伸粘結性無破壞(定伸100% )邁圖聚氨酯預聚體SPUR 1015鄰苯二甲酸二異壬酯氣相二氧化矽鈦白粉碳酸鈣邁圖矽烷偶聯劑A-171邁圖矽烷偶聯劑A-1110二月桂酸二丁基錫
25% 17% 2% 4% 50% 1% 0. 7% 0. 3%熱處理後邵氏硬度5 實施例3
邁圖聚氨酯預聚體SPUR 101530%
鄰苯二甲酸二異壬酯20%
氣相二氧化矽3%
鈦白粉3%
碳酸鈣42%
邁圖矽烷偶聯劑A-1711. 1%
邁圖矽烷偶聯劑A-11100.5%
二月桂酸二丁基錫0.4%
該配方的檢測結果如下 表幹時間90min 擠出性:90ml/min 拉伸模量:0. 6MPa(定伸100% ) 彈性恢復率80% (定伸100% ) 浸水後定伸粘結性無破壞(定伸100% ) 熱處理後定伸粘結性無破壞(定伸100% ) 冷壓熱拉後定伸粘結性無破壞(定伸100% ) 熱處理後邵氏硬度8 實施例4
3-氨丙基三乙氧基矽烷改性預聚體 20%
鄰苯二甲酸二異壬酯氣相二氧化矽鈦白粉碳酸鈣
邁圖矽烷偶聯劑A-171 邁圖矽烷偶聯劑A-1110
二月桂酸二丁基錫實施例5
3-氨乙基三乙氧基矽烷改性預聚體
鄰苯二甲酸二異壬酯
氣相二氧化矽
鈦白粉
碳酸鈣
邁圖矽烷偶聯劑A-171 邁圖矽烷偶聯劑A-1110
25% 3% 3% 37% 1. 1% 0. 5% 0. 4%
30% 15% 3% 3% 47% 1. 1% 0. 5% 0. 4%
二月桂酸二丁基錫實施例6
3-氨丙基三甲氧基矽烷改性預聚體
鄰苯二甲酸二異壬酯25%
氣相二氧化矽3%
鈦白粉3%
碳酸鈣39%
邁圖矽烷偶聯劑A-1711. 1%
邁圖矽烷偶聯劑A-11100. 5%
二月桂酸二丁基錫0. 4%o
權利要求
1. 一種單組份矽烷改性聚氨酯密封膠，其特徵在於以重量百分比計含有如下組分矽烷改性聚氨酯預聚體20-30 %增塑劑15-25%氣相二氧化矽1-5%鈦白粉2-5%碳酸鈣40-55%偶聯劑10.5-1.5%偶聯劑20. 5-1%二月桂酸二丁基錫0. 1-0. 5 %，其中，偶聯劑1分別選自矽烷偶聯劑A-171或A-151，偶聯劑2分別選自矽烷偶聯劑 A-1110 或A-1100。
2.如權利要求1所述的單組份矽烷改性聚氨酯密封膠，其特徵在於所述矽烷改性聚氨酯預聚體選自異氰酸酯基乙基三甲氧基矽烷改性，異氰酸酯基乙基三乙氧基矽烷改性，異氰酸酯基丙基三甲氧基矽烷改性或異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷改性聚氨酯預聚體其中之一。
3.如權利要求1所述的單組份矽烷改性聚氨酯密封膠，其特徵在於所述增塑劑選自鄰苯二甲酸二異壬酯、鄰苯二甲酸二異癸酯或鄰苯二甲酸二辛酯其中之一。
4.如權利要求1所述的單組份矽烷改性聚氨酯密封膠，其特徵在於所述。
5.一種單組份矽烷改性聚氨酯密封膠的製備方法，其特徵在於包括如下工藝步驟 a.以重量百分比計稱取如下組分 矽烷改性聚氨酯預聚體20-30%增塑劑15-25%氣相二氧化矽1-5%鈦白粉2-5%碳酸鈣40-55%偶聯劑10. 5-1. 5%偶聯劑20. 5-1%二月桂酸二丁基錫0. 1-0. 5%b.將矽烷改性聚氨酯預聚體、增塑劑及偶聯劑1加入雙行星式混合機中，於50-70°C， 攪拌速率為30-50r/min，真空的條件下混合0. 5-2h ；c.隨後加入氣相二氧化矽、鈦白粉、碳酸鈣混合物料，維持溫度100-120°C，攪拌速率為30-50r/min，真空的條件下混合1- ；d.最後將混料冷卻至室溫後添加偶聯劑2、二月桂酸二丁基錫，真空攪拌15-45min後製得密封膠產品。
全文摘要
本發明是關於一種優良粘結性單組份矽烷改性聚氨酯密封膠及製備方法。該聚氨酯密封膠包括矽烷改性預聚體、增塑劑、氣相二氧化矽、鈦白粉、碳酸鈣、氨基類矽烷和二月桂酸二丁基錫。本發明的矽烷改性聚氨酯密封膠不含游離-NCO基團，將聚氨酯鏈端的-NCO基團轉化為可水解的烷氧基團，以矽烷的固化機制代替異氰酸酯固化機制，固化過程中無氣體釋放。矽烷改性聚氨酯分子中含有矽氧鍵和極性的氨酯鍵，具有卓越的耐候性，粘接密封性能更為優異，不但對常用的建築材料如石材、玻璃、混凝土、金屬等有良好的粘接密封性，對PVC、聚醯胺樹脂、聚碳酸酯、玻璃纖維、ABS和PS等，甚至油漆面和有機物汙染表面也具有粘結性。
文檔編號C09J175/04GK102181257SQ20111003312
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月31日 優先權日2011年1月31日
發明者杜鴻志, 段文鋒, 田鳳蘭, 馬學菊 申請人:北京東方雨虹防水技術股份有限公司