粘接型聚硫密封劑的製作方法

2023-05-29 08:06:46 1

專利名稱：粘接型聚硫密封劑的製作方法
技術領域：
本發明屬於化學技術領域，特別涉及一種雙組份液體聚硫橡膠密封劑。
背景技術：
經硫化形成彈性體的液體聚硫橡膠組合物在飛機、建築及石油化工等行業被廣泛用作密封劑。已知的聚硫橡膠密封劑，是以液體聚硫橡膠為主劑，添加適量填料和助劑，經機械混合而成的雙組份密封材料。在現代的工業生產中，特別是高速列車和汽車的生產中，要求密封劑具有密封和粘接雙重功能，同時要求密封劑具有阻燃、抗老化、透氣性和撓曲性良好等性能。飛機用聚硫密封劑雖然性能指標較好，但生產成本高，使用環境要求苛刻，從而限制了在磁懸浮高速列車和汽車上應用；其它聚硫密封劑雖然施工方便，成本也低，但不具備阻燃作用，且性能指標達不到磁懸浮高速列車車體密封鉚接及汽車車體粘接密封要求。
已知的汽車用密封劑大多採用單組份聚氨酯類，施工簡便，具有良好的綜合性能，但聚氨酯類密封劑，耐烴類溶劑、耐大氣老化性能較差，且不具備阻燃作用，從而限制了其在磁懸浮高速列車上的應用。
本發明的目的在於公開一種具有粘接和阻燃作用的聚硫類密封劑及其製備方法。

發明內容
本發明的粘接型聚硫密封劑是一種以金屬氧化物二氧化錳為硫化劑的雙組分聚硫橡膠密封劑，包含基膏(A組分)、硫化膏(B組分)以及底塗三部分。
A組分的組成和優選(以重量百分比計)主劑40～50％，填料40～45％，增塑劑8～10％，助劑1～2％。
其中主劑為液體聚硫橡膠大分子(平均分子量為7500)和低分子(平均分子量為2500)的混合物，是密封劑的主粘劑，其重量比根據密封劑硫化後的拉伸強度和斷裂伸長率進行調整，最好為2∶1。
填料可以為活性輕質碳酸鈣、活性重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、白碳黑等，最好是活性輕質碳酸鈣、活性重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣的混合物。活性輕質碳酸鈣和活性重質碳酸鈣是聚硫型密封劑的主要填料和補強劑，其質量主要取決於活化處理的程度，一般要求其PH值在10左右。
增塑劑可以為丁苄酯。
助劑包含白碳黑(二氧化矽)，防流淌劑和補強劑；硬脂酸鈣，穩定劑；環氧基偶聯劑(KH-570)，增粘劑；鈦酸酯(Ti-105)，乳化劑；鈦白粉，增白劑；間苯二甲胺，環氧樹脂固化劑。
本發明區別於其它聚硫類密封劑的特點是在配比中添加了KH-570環氧基偶聯劑和Ti-105鈦酸酯。KH-570環氧基偶聯劑對於改善聚硫橡膠端基活性、增加交聯程度具有良好作用，是聚硫橡膠良好的增粘劑。Ti-105鈦酸酯對固體粉料具有良好的乳化作用，能改善液體組分與固體組分的融合程度，使粉料充分潤溼、乳化，改善密封劑的外觀質量。
B組分組成和優選如下(以重量百分比計)硫化劑30～40％，阻燃劑45～50％，促進劑0.5～1.5％，阻聚劑0.3～1％，增韌劑10～15％，主劑小分子處理劑0.5～0.8％，著色劑1～2％。
其中硫化劑可以為金屬氧化物二氧化錳、二氧化鉛、過氧化鈣、過氧化鋅及硼酸鹽過硼酸鈉，最好是二氧化錳。二氧化錳可以實現聚硫橡膠室溫硫化可能，耐熱性優於二氧化鉛，是聚硫橡膠主要的硫化劑，其PH值應在6.0～8.0之間，呈弱酸性。新生產的二氧化錳往往活性較大，需要放置一段時間再用。
阻燃劑選用氯化石蠟，是本發明區別於其它聚硫類密封劑的主要特點。氯化石蠟對聚硫橡膠類密封劑具有增塑作用，同時具有阻燃作用。氯化石蠟價格低廉，能有效降低聚硫密封劑的成本，但添加過多，往往出現「出油」現象。
促進劑選用二苯胍。二苯胍能激活液體聚硫橡膠的端巰基，加快聚合過程，是液體聚硫橡膠通用的促進劑。
阻聚劑選用鄰苯二甲酸酐，是本發明區別於其它聚硫類密封劑的特點之一。已知的聚硫類密封劑均不添加阻聚劑。鄰苯二甲酸酐能鈍化液體聚硫橡膠的端巰基，減緩聚合過程，增大大分子鏈長度，因此對密封劑具有增粘作用，提高密封劑的抗剝強度和斷裂伸長率。同時，鄰苯二甲酸酐對聚硫類密封劑還具有增亮效果，因此也是聚硫類密封劑的增亮劑。
促進劑和抑制劑的作用正好相反，合理調整二者在密封劑中的比例，可以使密封劑適宜於在不同季節、不同環境溫度中使用。
增韌劑可以為環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂和酚醛樹脂，最好是環氧樹脂。已知的飛機用聚硫類密封劑採用641、6101環氧樹脂，而其它聚硫類密封劑不添加增韌劑。641、6101環氧樹脂是多種塑料、聚硫橡膠常用的增強增韌劑，兩種環氧樹脂對聚硫橡膠都有良好的增韌增強作用，但由於641環氧樹脂成本相對較高，本發明未予採用。
主劑小分子處理劑選用硫磺，是本發明區別於其它聚硫類密封劑的特點之一。硫磺能夠消除聚硫橡膠中的硫醇鹽，降低密封劑的揮發份含量，提高拉伸強度。
著色劑選用碳黑。碳黑是聚硫類密封劑通用的著色劑，碳黑的添加量應控制在一個合理的水平，否則會出現掉色現象。
底塗組成及作用如下(以重量百分比計)偶聯劑5～10％，稀釋劑90～95％。
偶聯劑選用與聚硫橡膠及金屬材料(如鋼、鋁合金等)均有良好親和力的KH-550環氧基偶聯劑。KH-550環氧基偶聯劑能有效改善聚硫橡膠與金屬材料的粘接性能，提高密封劑的剝離強度。
稀釋劑選用丙酮。KH-550環氧基偶聯劑與丙酮共容性好，易於在丙酮中分散，通過刷塗可以均勻地存在於待膠接物表面，從而普遍提高密封劑與待膠接物之間的粘接強度。丙酮易於揮發，刷塗後通過晾置殘留量少，不會增加密封劑揮發份含量，也不致影響密封劑的粘接性能。
聚硫密封劑配套底塗材料，是本發明區別於其它聚硫密封劑的主要特點。
本發明的粘接型聚硫密封劑的製備方法，可採用普通開煉機或密煉機進行機械混合，調配工藝簡單，便於大批量生產。製成的粘接型聚硫密封劑具有阻燃作用，能對多種金屬、非金屬材料等介質實施粘接及密封，既適用於高速磁懸浮列車車體密封鉚接，也適用於汽車車體粘接密封；通過組分微調，適於在不同季節、不同環境條件下使用。
本發明的粘接型聚硫密封劑的製備方法如下(不僅限於此方法)1、粗混物的配製1.1準備工作a、材料準備(包括原材料的採購、驗收等)。
b、生產現場準備(包括環境衛生清潔、勞動防護用品配戴、工具準備等)。
c、設備、計量器具準備(包括設備試車、計量器具校驗等)。
d、通風設施準備。
1.2基膏配製a、按配方先後順序及比例，準確稱量各種原材料。
b、將稱取的物料倒入預混槽中。
c、用平鏟將預混槽內的物料混合均勻，散開。
1.3硫化膏的配製同1.2。
2、混煉2.1基膏混煉a.三棍研磨機準備，開機並調節至正常運轉。
b.用平鏟將混料槽中的預混料加到三輥研磨機的加料鬥中。
c.加料時不允許超過擋膠板，防止設備超負荷運轉和物料外流。
d.將混合料下到出料槽中。
e.按b～d反覆研磨2～3遍，直至得到均勻白色膏狀物。
f.清洗三輥研磨機。
2.2硫化膏混煉同2.1。
3、包裝按基膏(A組分)∶硫化膏(B組分)＝10∶1重量比稱取，裝入專用包裝桶內。
本發明的粘接型聚硫密封劑在製備時，應注意如下事項(1)配製時，應先稱取固體粉料，再稱取液體料，否則易於引起液體料損失。
(2)KH-570等小份額組分，應先加入液體料(如丁苄酯等)中混合均勻，再加入固體粉料中混勻。
(3)硫磺應加入硫化膏(B組分)中，加入基膏(A組分)中易與原膠反應而產生臭味。
(4)硫化膏配製時，應先將二氧化錳與鄰苯二甲酸酐混勻，再將硫磺和二苯胍加入氯化石蠟中混勻，最後將所有物料混合均勻。硫磺和二苯胍直接加入二氧化錳中易於起火，應嚴格禁止。
本發明提供使用本發明粘接型聚硫密封劑的使用方法(使用說明書)。
1、本發明的粘接型聚硫密封劑適用於陽極化的鋁合金、氧化處理的鎂合金、鍍鋅的鈍化鋼及玻璃等的表面，具有良好的粘合力。可廣泛用於磁懸浮高速列車密封鉚接、汽車車體粘接或密封，以及電器或防水電纜接頭的密封。在-55°～120℃溫度下可長期使用，也可在130℃以上短期使用。該密封劑可以雙組份混配使用，也可以雙組份混配後與底塗配套使用。
2、使用該密封劑操作間環境條件應符合以下要求a.溫度10～30℃；b.相對溼度不大於85％；c.現場應清潔無塵，通風良好。
3、密封劑配製A組分(基膏)∶B組分(硫化膏)＝10∶0.8～10∶1.2。
4、塗敷密封劑4.1)待密封面的清潔a.工作環境清理清潔。
b.清除待密封面的灰塵及油汙。
c.用乾淨細白布包裹蘸有汽油的脫脂棉擦拭待密封面，並立即用乾淨細白布擦乾，不允許自然晾乾。
d.用乾淨細白布包裹蘸有丙酮的脫脂棉沿同一方向拭待密封面三次，並立即用乾淨細白布擦乾，不允許自然晾乾。
注1)、清洗面應大於待密封面。
2)、待密封面溫度如低於10℃，則不能進行塗膠工作。
4.2)刷塗底塗根據需要，在需要粘接的金屬材料表面，可用毛刷刷塗DT-2底塗材料。沿待粘接面同一方向均勻刷塗，自然晾乾。
4.3)注膠槍注膠a.將配製好的密封劑裝入注膠槍內，排除氣泡。
b.沿同一方向將密封劑壓注在待密封面上。
適用於結構件邊緣、溝槽、蒙皮對縫及螺栓密封均可採用。
4.4)刮膠方法a.將配製好的密封劑掛在刮刀上。
b.沿同一方向將密封劑刮塗在待密封面上。
5、密封缺陷排除密封劑塗敷好後，如表面出現鼓泡類缺陷，允許用金屬片或針挑破鼓泡，然後掛膠刮平。如表面出現凹陷類缺陷，允許補膠後刮平。
6、密封劑的硫化室溫23±5℃下硫化，硫化10～18天。
加溫50℃下硫化，硫化48小時；加溫70℃下硫化硫化24小時。
注加溫硫化必須在密封劑表幹4小時後進行。
密封鉚接應在密封劑施工期內完成；密封鉚接密封缺陷的排除，應在密封劑塗敷活性期內完成。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明進一步說明。
採用表1的4種配方，按照本發明規定的製備方法製備本發明的粘接型聚硫密封劑。
1.基膏(A組份)與硫化膏(B組份)分別配製、混(密)煉。
2.基膏原材料稱量時，先稱量固體料，再稱量液體料；小劑量液體料稱量後混入大劑量液體料，再與固體料混勻，充分潤溼。
3.硫化膏配製時，先稱量二氧化錳，鄰苯二甲酸酐，其次稱量氯化石蠟混勻，再稱量其他組份混勻，充分潤溼。
4.二氧化錳，二苯胍，鄰苯二甲酸酐組份量可根據不同使用環境條件、季節，進行適當調節。
所有原材料充分潤溼，充分攪拌，經混煉(或密煉)製成粘接型聚硫密封劑，按組分及比例分別裝入密閉的容器中，密封保存於陰涼乾燥處。
表1 實施例8～11配方

表2 實施例8～11配方試驗結果(全性能測試)


由表2可見，通過4個配比的改進試驗和全性能測試，各試驗配比的各項性能指標基本滿足標準要求，其中配比11效果最佳。
本發明的液體聚硫橡膠具有相對較高的粘接強度和剝離強度，可同時實現粘接和密封功能，並具有阻燃作用。能滿足磁懸浮高速列車和汽車生產中對密封劑的耐油、耐溶劑、耐稀酸鹼、耐紫外線及高能輻射、低透氣性、良好的低溫撓曲性、電絕緣性、和對金屬非金屬良好的膠接性能的要求，達到規定技術指標。
權利要求
1.一種以金屬氧化物二氧化錳為硫化劑的雙組分聚硫橡膠密封劑，包含A組份和B組份，其中A組份的主劑是液體聚硫橡膠，B組份的主劑是硫化劑，其特徵在於A組份中含有環氧基偶聯劑，B組份中含有環氧樹脂、氯化石蠟、鄰苯二甲酸酐。
2.如權利要求1所述的密封劑，其特徵在於所述的環氧基偶聯劑選用KH-570，環氧樹脂選用6101。
3.如權利要求1所述的密封劑，其特徵在於所述的A組份中還添加了鈦酸酯作為乳化劑。
4.如權利要求1所述的密封劑，其特徵在於所述的B組份中還添加了硫磺作為液體聚硫橡膠的小分子處理劑。
5.如權利要求2或3或4所述的密封劑，其特徵在於與上述A組份、B組份配套使用的還有一種底塗材料，該底塗材料的主要成分是偶聯劑和稀釋劑。
6.如權利要求5所述的密封劑，其特徵在於所述的底塗材料的偶聯劑選用KH-550環氧基偶聯劑，稀釋劑選用丙酮。
7.一種以金屬氧化物二氧化錳為硫化劑的A、B雙組分聚硫橡膠密封劑，其特徵在於A、B組分的組成如下A組份40～50％主劑、40～45％填料、8～10％增塑劑、1～2％助劑；其中主劑是液體聚硫橡膠LP-31與LP-23的混合物，混合比例為2∶1，填料是活性輕質碳酸鈣、活性重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣的混合物，增塑劑是丁苄酯；助劑是白碳黑(二氧化矽)、硬脂酸鈣、環氧基偶聯劑(KH-570)、鈦酸酯(Ti-105)、鈦白粉、間苯二甲胺的混合物；B組分30～40％硫化劑、45～50％阻燃劑、0.5～1.5％促進劑、0.3～1％阻聚劑、10～15％增韌劑、0.5～0.8％主劑小分子處理劑、1～2％著色劑；其中硫化劑是金屬氧化物二氧化錳，阻燃劑是氯化石蠟，促進劑是二苯胍，阻聚劑是鄰苯二甲酸酐，增韌劑是6101環氧樹脂，主劑小分子處理劑是硫磺，著色劑是碳黑。
8.如權利要求7所述的聚硫橡膠密封劑，其特徵在於還有一種底塗材料與該密封劑配套使用，該底塗材料的主要成分是5～10％的偶聯劑和90～95％的稀釋劑，其中偶聯劑選用KH-550環氧基偶聯劑，稀釋劑是丙酮。
9.一種如權利要求8所述的聚硫橡膠密封劑的製備方法，其特徵在於將A、B組份分別按配方成分和比例，混煉成均勻膏狀物；A、B組份的混配的比例為A∶B＝10∶0.8～1.2。
10.一種如權利要求7或8或9所述的聚硫橡膠密封劑的使用方法，其特徵在於a)用丙酮清潔待密封面，b)用底塗材料刷塗待密封面並自然晾乾，c)將A、B組份基膏按10∶0.8～1.2的比例混合均勻製成密封膠，d)將密封膠在活性期內均勻的塗覆在密封面上。
全文摘要
一種以金屬氧化物二氧化錳為硫化劑的雙組分聚硫橡膠密封劑，同時具有粘接、密封功能及阻燃作用。它是通過環氧類樹脂對液體聚硫橡膠進行改進改性，提高聚硫類密封劑的粘接強度、斷裂伸長率和剝離強度；添加阻燃成分具有阻燃作用，實現磁懸浮高速列車車體密封鉚接及汽車車體粘接密封的要求。
文檔編號C08L81/04GK1958709SQ20061015000
公開日2007年5月9日 申請日期2006年10月24日 優先權日2006年10月24日
發明者靳耿栓 申請人:西安飛機工業(集團)有限責任公司