一種耐紫外密封膠及其製備方法與流程
2023-07-02 13:28:31 1
本發明屬於密封膠技術領域，尤其涉及一種耐紫外密封膠及其製備方法。
背景技術：
密封膠是一種流動或擠不定型材料，以填補一個封閉的關節，可以依靠嵌入式乾燥，溫度變化，溶劑揮發，化學交聯材料的穩定性，並逐步將固體膠，粘彈性行為或彈性密封材料成型。為了保證密封功能，密封劑應具備以下基本特點：①良好的嵌填，儲存穩定性，無毒或低毒；②與其他媒體低滲透；③可抵禦伸縮運動，位移和變形的接縫；④在受到循環變形關節，能保證其性能和形狀完全復甦；⑤有足夠的實力能夠承受壓力；⑥在高溫，低溫不脆裂過度軟化；⑦耐候性，不粉化，開裂，解散或過度收縮；⑧應用於特定的場合，具體表現有耐磨性，耐穿刺，耐腐蝕，耐軋，易燃，不汙染，絕緣或導電等。
目前，在建築、機械領域中，廣泛使用密封膠進行縫隙的填充，實現接縫的密封，因而要求密封膠具有良好的耐老化性、耐久性、耐紫外性、氣密封和防水性等性能。現有技術中，密封膠的各項性能均需要不斷優化，尤其是耐紫外性能不足，需要進行改進。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供了一種耐紫外密封膠及其製備方法，適用於縫隙的密封和填充，耐紫外能力強，綜合性能好。
本發明提出的一種耐紫外密封膠及其製備方法，所述密封膠按重量份數包括如下組分：
液態聚硫橡膠，90～100；四氫呋喃型聚醚，80～90；二異氰酸酯，40～50；2,4,5-三(二甲胺甲基)苯酚，5～8；MnO2，10～12；鄰苯二甲酸二丁酯，20～25；鄰苯二甲酸丁酯苯甲酯，15～20；γ-氨丙基三乙氧基矽烷，2～3；γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，4～6；硬脂酸，3～5；金紅石型鈦白粉，4～5；輕質碳酸鈣，15～20；滑石粉，30～40；絹雲母，5～7；硅藻土，10～12；紫外線穩定劑，0.4～0.6；抗氧化劑，0.05～0.1。
優選地，所述密封膠組分按重量份數如下：
液態聚硫橡膠，100；四氫呋喃型聚醚，90；二異氰酸酯，50；2,4,5-三(二甲胺甲基)苯酚，8；MnO2，12；鄰苯二甲酸二丁酯，25；鄰苯二甲酸丁酯苯甲酯，20；γ-氨丙基三乙氧基矽烷，3；γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，6；硬脂酸，5；金紅石型鈦白粉，5；輕質碳酸鈣，20；滑石粉，40；絹雲母，7；硅藻土，10；紫外線穩定劑，0.6；抗氧化劑，0.1。
優選地，按1:3的重量份比，用有機膨潤土代替部分或全部硅藻土。
優選地，所述密封膠組分按重量份數如下：
液態聚硫橡膠，95；四氫呋喃型聚醚，85；二異氰酸酯，45；2,4,5-三(二甲胺甲基) 苯酚，6；MnO2，11；鄰苯二甲酸二丁酯，23；鄰苯二甲酸丁酯苯甲酯，18；γ-氨丙基三乙氧基矽烷，2.5；γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，5；硬脂酸，4；金紅石型鈦白粉，4.5；輕質碳酸鈣，17；滑石粉，35；絹雲母，6；硅藻土，5；有機膨潤土，2；紫外線穩定劑，0.5；抗氧化劑，0.08。
優選地，所述密封膠組分按重量份數如下：
液態聚硫橡膠，90；四氫呋喃型聚醚，80；二異氰酸酯，40；2,4,5-三(二甲胺甲基)苯酚，5；MnO2，10；鄰苯二甲酸二丁酯，20；鄰苯二甲酸丁酯苯甲酯，15；γ-氨丙基三乙氧基矽烷，2；γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，4；硬脂酸，3；金紅石型鈦白粉，4；輕質碳酸鈣，15；滑石粉，30；絹雲母，5；有機膨潤土，4；紫外線穩定劑，0.4；抗氧化劑，0.05。
優選地，所述滑石粉為表面改性滑石粉，所使用的改性劑為鋁酸酯偶聯劑。
優選地，所述紫外線穩定劑為受阻胺光穩定劑，所述抗氧化劑為受阻酚類抗氧劑。
本發明還提出了一種耐紫外密封膠的製備方法，按以下步驟進行製備：
S1：按重量份數比稱取各原料；
S2：將四氫呋喃型聚醚和二異氰酸酯進行反應，得到含有-NCO基團預聚物；
S3：在攪拌情況下向γ-氨丙基三乙氧基矽烷中加入γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，加完後繼續攪拌，反應6h後，放置，獲得含羥胺基團的多烷氧基矽烷物，待用；
S4：將液態聚硫橡膠、75％重量份的鄰苯二甲酸二丁酯、75％重量份的鄰苯二甲酸丁酯苯甲酯、硬脂酸、80％重量份的金紅石型鈦白粉、80％重量份的輕質碳酸鈣、80％重量份的滑石粉、80％重量份的絹雲母、80％重量份的硅藻土、紫外線穩定劑、抗氧化劑、S3中得到的含羥胺基團的多烷氧基矽烷物混合，攪拌均勻，在三輥研磨機上研磨成顏色均勻的細膩膏狀，得到基膠；
S5：將S2中得到的含有-NCO基團預聚物、2,4,5-三(二甲胺甲基)苯酚、MnO2、25％重量份的鄰苯二甲酸二丁酯、25％重量份的鄰苯二甲酸丁酯苯甲酯、20％重量份的金紅石型鈦白粉、20％重量份的輕質碳酸鈣、20％重量份的滑石粉、20％重量份的絹雲母、20％重量份的硅藻土混合，攪拌均勻，在三輥研磨機上研磨成顏色均勻的細膩膏狀，得到添加劑，使用前，將上述添加劑加入S4中得到的基膠中，攪拌均勻，得到密封膠。
本發明選用液態聚硫橡膠作為主料，從而利用聚硫密封膠具有優異的耐紫外、耐油、耐溶劑、耐疲勞和耐寒性的優點，但是單純聚硫密封膠存在粘合性能不足的缺陷，本發明同時選用了γ-氨丙基三乙氧基矽烷和γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷作為原料，通過γ-氨丙基三乙氧基矽烷和γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷合成含羥胺基團的多烷氧基矽烷物，提 高了單個分子中和填料表面作用的烷氧基的數量，從而增加了交聯密度，而且生成了羥胺結構的官能團，可以提高密封膠的粘合強度，同時，分子結構中的羥基可以使多烷氧基矽烷物自發縮聚成聚矽氧烷鏈結構，使得該聚合鏈具有包覆填料外層的能力，從而提高密封膠的力學性能。
本發明選用四氫呋喃型聚醚和二異氰酸酯，通過四氫呋喃型聚醚和二異氰酸酯合成含有-NCO基團預聚物，該預聚物與液態聚硫橡膠的相容性好，並能與液態聚硫橡膠反應生產硫代氨基甲酸乙酯，從而提升密封膠的吸水性和拉伸強度，並能改善密封膠的加工性能，同時複合添加2,4,5-三(二甲胺甲基)苯酚和MnO2作為固化劑，可以控制密封膠的固化時間。
本發明選用的金紅石型鈦白粉，在橡膠中可以起到補強、防老化、填充的作用，同時作為耐紫外線增強劑，與紫外線吸收劑一起通過抗氧化劑與紫外線穩定劑的協同使用，即首先是耐紫外增強劑對紫外線的屏蔽作用，其次是抗氧化劑和紫外線穩定劑對殘餘紫外線的消除，大幅度減弱了紫外光對密封膠中橡膠基體的分解，增強了密封膠對紫外線的抗老化作用。另外，抗氧化劑可以有效地抑制光氧化中的自由基產物破環紫外線穩定劑中的鄰位羥基，可以使紫外線穩定劑更長久起作用。
本發明選用鋁酸酯偶聯劑改性的滑石粉，增加了滑石粉與基體橡膠的相容性，改善橡膠的耐熱性。滑石粉替代炭黑對橡膠基體進行補強，降低了生產成本，同時起到增大粘度的作用。
膨潤土具有吸溼性，遇水膨脹8-15倍，加入橡膠中遇水即發生膨脹，起到吸水止水的作用，進一步增強密封膠的密封性能。
本發明的有益效果在於，通過對組分進行優化，提高了密封膠各項性能，並根據組分優化結果，對整個製備工藝進行了優化，在製備過程中，對各步驟進行合理安排，並對原料的混合添加進行了限定，從而可以充分發揮各組分的作用並提升最終密封膠的性能；配合紫外線穩定劑及抗氧化劑的共同作用，使得膠體的抗紫外線老化性能優良；使用膨潤土或硅藻土增加材料的吸溼性，提高膠體的密封性；使用改性滑石粉代替炭黑增強基體，降低了生產成本，且環境友好。
具體實施方式
下面結合具體實例對本發明做出詳細說明，應當了解，實施例只用於說明本發明，而不是用於對本發明進行限定，任何在本發明基礎上所做的修改、等同替換等均在本發明的保護範圍內。
本發明所公開的耐紫外密封膠，各實施例中組分的重量份數如表1所示：
表1為各實施例的氯丁密封膠原料的重量份數
實施例1
本發明實施例提出的一種耐紫外密封膠，按照以下步驟進行製備：
S1：按重量份數比稱取各原料；
S2：將四氫呋喃型聚醚和二異氰酸酯進行反應，得到含有-NCO基團預聚物；
S3：在攪拌情況下向γ-氨丙基三乙氧基矽烷中加入γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，加完後繼續攪拌，反應6h後，放置，獲得含羥胺基團的多烷氧基矽烷物，待用；
S4：將液態聚硫橡膠、75％重量份的鄰苯二甲酸二丁酯、75％重量份的鄰苯二甲酸丁酯苯甲酯、硬脂酸、80％重量份的金紅石型鈦白粉、80％重量份的輕質碳酸鈣、80％重量份的滑石粉、 80％重量份的絹雲母、80％重量份的硅藻土、紫外線穩定劑、抗氧化劑、S3中得到的含羥胺基團的多烷氧基矽烷物混合，攪拌均勻，在三輥研磨機上研磨成顏色均勻的細膩膏狀，得到基膠；
S5：將S2中得到的含有-NCO基團預聚物、2,4,5-三(二甲胺甲基)苯酚、MnO2、25％重量份的鄰苯二甲酸二丁酯、25％重量份的鄰苯二甲酸丁酯苯甲酯、20％重量份的金紅石型鈦白粉、20％重量份的輕質碳酸鈣、20％重量份的滑石粉、20％重量份的絹雲母、20％重量份的硅藻土混合，攪拌均勻，在三輥研磨機上研磨成顏色均勻的細膩膏狀，得到添加劑，使用前，將上述添加劑加入S4中得到的基膠中，攪拌均勻，得到密封膠。
實施例2
本發明實施例提出的一種耐紫外密封膠，按照以下步驟進行製備：
S1：按重量份數比稱取各原料；
S2：將四氫呋喃型聚醚和二異氰酸酯進行反應，得到含有-NCO基團預聚物；
S3：在攪拌情況下向γ-氨丙基三乙氧基矽烷中加入γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，加完後繼續攪拌，反應6h後，放置，獲得含羥胺基團的多烷氧基矽烷物，待用；
S4：將液態聚硫橡膠、75％重量份的鄰苯二甲酸二丁酯、75％重量份的鄰苯二甲酸丁酯苯甲酯、硬脂酸、80％重量份的金紅石型鈦白粉、80％重量份的輕質碳酸鈣、80％重量份的滑石粉、80％重量份的絹雲母、80％重量份的硅藻土、紫外線穩定劑、抗氧化劑、S3中得到的含羥胺基團的多烷氧基矽烷物混合，攪拌均勻，在三輥研磨機上研磨成顏色均勻的細膩膏狀，得到基膠；
S5：將S2中得到的含有-NCO基團預聚物、2,4,5-三(二甲胺甲基)苯酚、MnO2、25％重量份的鄰苯二甲酸二丁酯、25％重量份的鄰苯二甲酸丁酯苯甲酯、20％重量份的金紅石型鈦白粉、20％重量份的輕質碳酸鈣、20％重量份的滑石粉、20％重量份的絹雲母、20％重量份的硅藻土混合，攪拌均勻，在三輥研磨機上研磨成顏色均勻的細膩膏狀，得到添加劑，使用前，將上述添加劑加入S4中得到的基膠中，攪拌均勻，得到密封膠。
實施例3
本發明實施例提出的一種耐紫外密封膠，按照以下步驟進行製備：
S1：按重量份數比稱取各原料；
S2：將四氫呋喃型聚醚和二異氰酸酯進行反應，得到含有-NCO基團預聚物；
S3：在攪拌情況下向γ-氨丙基三乙氧基矽烷中加入γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，加完後繼續攪拌，反應6h後，放置，獲得含羥胺基團的多烷氧基矽烷物，待用；
S4：將液態聚硫橡膠、75％重量份的鄰苯二甲酸二丁酯、75％重量份的鄰苯二甲酸丁酯苯 甲酯、硬脂酸、80％重量份的金紅石型鈦白粉、80％重量份的輕質碳酸鈣、80％重量份的滑石粉、80％重量份的絹雲母、80％重量份的硅藻土、紫外線穩定劑、抗氧化劑、S3中得到的含羥胺基團的多烷氧基矽烷物混合，攪拌均勻，在三輥研磨機上研磨成顏色均勻的細膩膏狀，得到基膠；
S5：將S2中得到的含有-NCO基團預聚物、2,4,5-三(二甲胺甲基)苯酚、MnO2、25％重量份的鄰苯二甲酸二丁酯、25％重量份的鄰苯二甲酸丁酯苯甲酯、20％重量份的金紅石型鈦白粉、20％重量份的輕質碳酸鈣、20％重量份的滑石粉、20％重量份的絹雲母、20％重量份的硅藻土混合，攪拌均勻，在三輥研磨機上研磨成顏色均勻的細膩膏狀，得到添加劑，使用前，將上述添加劑加入S4中得到的基膠中，攪拌均勻，得到密封膠。
使用GB/T14522-2008紫外光老化實驗標準對本發明製得的耐紫外密封膠進行測試：採用螢光紫外線/冷凝循環試驗方法，光源為UV-B燈管，進行12個循環，每一循環試驗條件為：光照溫度為60℃、光照時間為4h，在波長為313nm的紫外燈照射下，輻照度為0.71W/m2，光照結束後，進行冷凝，冷凝溫度為50℃，冷凝的時間為4h。
測試結果顯示，三個實施例中的膠體均未出現色變、龜裂、粉化等現象。
實施例1-3中，測試製得的密封膠的剪切強度和剝離強度，性能數據如表2所示。