一種表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠及其製備方法
2023-12-03 18:31:36 1
專利名稱：一種表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種由聚氨酯改性達到表面可塗的有機矽密封膠及其製備方法。
背景技術：
室溫硫化(RTV)有機矽橡膠由於其在建築等方面獨特的性能，廣泛地用於密封膠和嵌填材料。但是，有機矽橡膠表面張力低，表面能較小，呈現非極性，其表面對裝飾性和保護性塗層的粘結性較差，因而限制了有機矽密封膠的應用範圍。出於美觀和防護的目的，最好使有機矽橡膠的表面具有可塗覆性。已經公開了許多方法來解決有機矽表面難以塗覆的問題。美國專利3542714、39577149、4358558、4515834等均提出在有機矽密封膠組分中添加改性組分以達到可修飾性的目的。然而絕大多數的添加組分需要用有機溶劑來溶解或者本身就是易揮發的有機物質，對環境造成不利的影響。
發明內容
本發明的目的是提供一種對環境友好，並能大大改善有機矽密封膠粘結性能的表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠及其製備。
本發明的表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠的組分及其按重量份數計的含量如下(A)羥基封端的聚有機矽氧烷100份(B)異氰酸根封端的聚氨酯預聚體5-10份(C)氨烴基矽烷偶聯劑1-2份(D)填料80-100份(E)交聯劑2-4份(F)催化劑0.15-0.25份上述的羥基封端的聚有機矽氧烷主要有聚二甲基矽氧烷，聚甲基苯基矽氧烷，聚甲基乙烯基矽氧烷等。優選羥基封端的聚二甲基矽氧烷。
所說的異氰酸根封端的聚氨酯預聚體可以市售或者用以下方法製備。
氨烴基矽烷偶聯劑可以是γ-氨丙基三乙氧基矽烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基矽烷、γ-巰丙基甲基二甲氧基矽烷或γ-巰丙基三甲氧基矽烷等。
填料可以是增強型的填料，如氣相法白碳黑、沉澱法白碳黑、分散良好的碳酸鈣、碳黑或者含有三甲基甲矽氧基單元和SiO4/2單元的矽氧烷樹脂，也可以是增量填料，如碳酸鈣、分散良好的石英、硅藻土、氧化鐵、二氧化鈦或者氧化鋅。優選碳酸鈣。
交聯劑是溼固化交聯劑，每個分子中至少含有兩個可水解基團，可以是烷氧基、醯氧基、酮肟基、氨基、醯氨基或者鏈烯氧基等。烷氧基可以是甲氧基、乙氧基或甲氧乙氧基。醯氧基可以是乙醯氧基、辛醯氧基或苯醯氧基。酮肟基可以是二甲基酮肟基、甲基乙基酮肟基或二乙基酮肟基。氨基可以是N，N-二乙基氨基或N，N-甲基環己基氨基。鏈烯氧基可以是丙鏈烯氧基、異丙鏈烯氧基或丁烯氧基。醯氨基可以是N-甲基乙醯氨基或N-甲基苯醯氨基。常用的溼固化交聯劑有甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷或甲基苯基二乙氧基矽烷等。
催化劑可以是金屬的羧酸鹽或有機鈦酸鹽中的一種或幾種，金屬的羧酸鹽可以是二丁基二月桂酸錫或二丁基二乙酸錫；有機鈦酸鹽可以是四丁基鈦酸鹽、四正丙基鈦酸鹽或二異丙氧基二(乙氧基乙醯乙醯基)鈦酸鹽等。
本發明的表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠的製備方法，包括以下步驟(1)將低聚物多元醇在120℃下脫水，然後在裝有攪拌器、溫度計、滴液漏鬥的500毫升三頸燒瓶中加入多異氰酸酯，並將脫水後的低聚物多元醇用滴液漏鬥逐滴加入，低聚物多元醇與多異氰酸酯的摩爾配比為1∶1.5-2，在60℃溫度下充分反應，得到異氰酸根封端的聚氨酯預聚體；(2)將羥基封端的聚有機矽氧烷、填料、異氰酸根封端的聚氨酯預聚體和氨烴基矽烷偶聯劑按重量份數配比在雙行星攪拌器中均勻混合，包裝為第一組分；將催化劑和交聯劑按重量份數配比混合，包裝為第二組分，該兩種組分即為表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠組分。
本發明的表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠在使用時只要將兩種組分均勻混合即可。
製備過程中所用的低聚物多元醇選自聚乙烯醇、聚四亞甲基二醇、聚己內酯的二元醇、聚亞烷基二醇、官能性的甘油醇(如蓖麻油)、多羥基多硫聚合物或羥基封端的聚乙烯內酯等。而最常用的是聚己內酯的二元醇和聚亞烷基二醇。
多異氰酸酯可以是脂肪族的多異氰酸酯、芳香族的多異氰酸酯或者是環烴的多異氰酸酯。例如間亞苯基二異氰酸酯、對苯基二異氰酸酯、2，4-甲苯二異氰酸酯、2，6-甲苯二異氰酸酯、環己烷二異氰酸酯或十烷基二異氰酸酯等。而常用的是甲代亞苯基二異氰酸酯，本發明的優點 發明中的各組分對環境沒有不利的影響，而且容易得到，成本較低，由聚氨酯改性後的有機矽密封膠的表面可塗性比未改性的有機矽密封膠有了很大的改善，大大擴展了有機矽密封膠的應用領域。
具體實施例方式
以下結合實施例進一步說明本發明。
實施例1將蓖麻油在120℃下脫水，然後在裝有攪拌器、溫度計、滴液漏鬥的500毫升三頸燒瓶中加入2，4-甲苯二異氰酸酯，並將脫水後的蓖麻油用滴液漏鬥逐滴加入，蓖麻油與2，4-甲苯二異氰酸酯的摩爾配比為1∶1.5，在60℃溫度下充分反應，得到異氰酸根封端的聚氨酯預聚體；將100份羥基封端的聚二甲基矽氧烷、100份碳酸鈣、5份異氰酸根封端的聚氨酯預聚體、1.5份的γ-氨丙基三乙氧基矽烷在雙行星攪拌器中均勻混合，包裝為第一組分。將0.2份二丁基二月桂酸錫、0.001份四丁基鈦酸酯、3份甲基三丁酮肟基混合，包裝為第二組分，該兩種組分即為表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠組分。
對比例1將100份羥基封端的聚二甲基矽氧烷、100份碳酸鈣、3份甲基三丁酮肟基、0.2份二丁基二月桂酸錫在雙行星攪拌器中均勻混合製得未改性的有機矽密封膠。
將實施例1中的兩種組分均勻混合，然後均勻而平整地塗布於深度為2mm，寬度為50mm，長度為100mm的自製模具上。再將其放置在溫度為25℃，相對溼度為50％的環境中使其固化。
對比例1未改性的有機矽密封膠同樣均勻而平整地塗布於深度為2mm，寬度為50mm，長度為100mm的自製模具上。再將其放置在溫度為25℃，相對溼度為50％的環境中使其固化。
表面可修飾性的測試將實施例1和對比例1的有機矽密封膠分別放置4小時、24小時、48小時、7天和21天，在其表面分別均勻地塗布丙烯酸的乳膠漆和醇酸油漆(塗層的覆蓋面積用表1的等級體系來衡量)，然後分別放置24小時、7天和21天，再測試油漆對固化表面的粘接力，測試的方法根據ASTM-D3359-83(壓敏膠帶測試方法)確定。用表2的等級體系來比較油漆的附著程度。
表1
表2
比較實施例1和對比例1，兩者的表面可修飾性結果如表3所示表3
實施例2將聚亞烷基二醇在120℃下脫水，然後在裝有攪拌器、溫度計、滴液漏鬥的500毫升三頸燒瓶中加入甲代亞苯基二異氰酸酯，並將脫水後的聚亞烷基二醇用滴液漏鬥逐滴加入，聚亞烷基二醇與甲代亞苯基二異氰酸酯的摩爾配比為1∶2，在60℃溫度下充分反應，得到異氰酸根封端的聚氨酯預聚體；將100份羥基封端的聚二甲基矽氧烷、90份碳酸鈣、7份異氰酸根封端的聚氨酯預聚體、1份的N-n-丁基-γ-氨丙基甲基二甲氧矽烷在雙行星攪拌器中均勻混合，包裝為第一組分。將0.15份二丁基二月桂酸錫、0.002份四丁基鈦酸酯、4份甲基三丁酮肟基混合，包裝為第二組分，該兩種組分即為表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠組分。
實施例2的表面可修飾性結果如表4所示表4
實施例3將聚乙烯醇在120℃下脫水，然後在裝有攪拌器、溫度計、滴液漏鬥的500毫升三頸燒瓶中加入環己烷二異氰酸酯，並將脫水後的聚乙烯醇用滴液漏鬥逐滴加入，聚乙烯醇與環己烷二異氰酸酯的摩爾配比為1∶2，在60℃溫度下充分反應，得到異氰酸根封端的聚氨酯預聚體；將100份羥基封端的聚二甲基矽氧烷、80份碳酸鈣、10份異氰酸根封端的聚氨酯預聚體、2份的γ-巰丙基甲基二甲氧基矽烷在雙行星攪拌器中均勻混合，包裝為第一組分。將0.15份二丁基二月桂酸錫、0.002份四丁基鈦酸酯、2份甲基三丁酮肟基混合，包裝為第二組分，該兩種組分即為表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠組分。
實施例3的表面可修飾性結果如表5所示表5
權利要求
1.一種表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠，其特徵是它的組分及其按重量份數計的含量如下(A)羥基封端的聚有機矽氧烷100份(B)異氰酸根封端的聚氨酯預聚體5-10份(C)氨烴基矽烷偶聯劑1-2份(D)填料80-100份(E)交聯劑2-4份(F)催化劑0.15-0.25份
2.根據權利要求1所述的表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠，其特徵是羥基封端的聚有機矽氧烷是聚二甲基矽氧烷，聚甲基苯基矽氧烷或聚甲基乙烯基矽氧烷。
3.根據權利要求1所述的表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠，其特徵是所說的氨烴基矽烷偶聯劑是γ-氨丙基三乙氧基矽烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基矽烷、γ-巰丙基甲基二甲氧基矽烷或γ-巰丙基三甲氧基矽烷。
4.根據權利要求1所述的表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠，其特徵是所說的交聯劑是溼固化交聯劑，選自烷氧基、醯氧基、酮肟基、氨基、醯氨基或者鏈烯氧基。
5.根據權利要求1所述的表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠，其特徵是所說的催化劑可以是金屬的羧酸鹽或有機鈦酸鹽中的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠的製備方法，其特徵是包括以下步驟(1)將低聚物多元醇在120℃下脫水，然後在裝有攪拌器、溫度計、滴液漏鬥的500毫升三頸燒瓶中加入多異氰酸酯，並將脫水後的低聚物多元醇用滴液漏鬥逐滴加入，低聚物多元醇與多異氰酸酯的摩爾配比為1∶1.5-2，在60℃溫度下充分反應，得到異氰酸根封端的聚氨酯預聚體；(2)將羥基封端的聚有機矽氧烷、填料、異氰酸根封端的聚氨酯預聚體和氨烴基矽烷偶聯劑按重量份數配比在雙行星攪拌器中均勻混合，包裝為第一組分；將催化劑和交聯劑按重量份數配比混合，包裝為第二組分，該兩種組分即為表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠組分。
7.根據權利要求6所述的表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠的製備方法，其特徵是低聚物多元醇選自聚乙烯醇、聚四亞甲基二醇、聚己內酯的二元醇、聚亞烷基二醇、官能性的甘油醇、多羥基多硫聚合物或羥基封端的聚乙烯內酯。
8.根據權利要求6所述的表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠的製備方法，其特徵在於多異氰酸酯是脂肪族的多異氰酸酯、芳香族的多異氰酸酯或者是環烴的多異氰酸酯。
全文摘要
本發明的表面可塗的聚氨酯改性有機矽密封膠的組分及其按重量份數計的含量如下羥基封端的聚有機矽氧烷100份，異氰酸根封端的聚氨酯預聚體5－10份，氨烴基矽烷偶聯劑1－2份，填料80－100份，交聯劑2－4份，催化劑0.15－0.25份。製備方法是將羥基封端的聚有機矽氧烷、填料、異氰酸根封端的聚氨酯預聚體和氨烴基矽烷偶聯劑按重量份數配比均勻混合，包裝為第一組分；將催化劑和交聯劑按重量份數配比混合，包裝為第二組分。使用時只要將兩種組分均勻混合即可。發明中的各組分對環境友好，成本較低，由聚氨酯改性後的有機矽密封膠的表面可塗性比未改性的有機矽密封膠有了很大的改善，大大擴展了有機矽密封膠的應用領域。
文檔編號C09J175/04GK1597824SQ20041005400
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月23日 優先權日2004年8月23日
發明者鄭強, 王雯霏, 胡洪國, 林薇薇 申請人:浙江大學