一种基于高比表面积纳米碳酸钙补强的双组分硅酮密封胶及其制备方法与流程

本技术属于有机硅高分子材料，具体涉及一种双组分硅酮密封胶，尤其涉及一种采用超高比表面积纳米碳酸钙作为关键补强填料的双组分硅酮密封胶及其制备方法。

背景技术：

1、双组分硅酮密封胶因其固化速度快、深度固化性好、力学性能可调范围宽、耐候性优异等优点，广泛应用于建筑幕墙、工业制造、汽车及电子电气等领域，是实现结构粘接、接缝密封、减震缓冲功能的关键材料。补强填料是决定其最终力学性能（如拉伸强度、模量、撕裂强度）的核心成分，直接影响密封胶的承载能力、使用寿命和应用范围。

2、现有技术中，气相法白炭黑是传统的高效补强填料，其纳米级粒径和高比表面积能够与聚硅氧烷基体形成强相互作用，赋予密封胶优异的力学性能。然而，气相法白炭黑成本高昂，且其表面羟基含量高，高添加量下易导致胶料触变性过强、挤出困难，严重影响施工效率和产品加工性能，限制了其在大规模工业应用中的推广。

3、纳米碳酸钙作为一种低成本补强填料受到了大范围的研究和使用。其补强效能与粒径、分散性及与有机硅基体的界面结合强度密切相关。理论上，粒径越小、比表面积越大的纳米碳酸钙，能提供更多的物理交联点，产生更显著的补强和增韧效果。然而，纳米颗粒具有极高的表面能，极易发生团聚，若分散不佳，团聚体将成为材料内部的应力缺陷点，反而劣化密封胶的力学性能。目前，工业上常规使用的纳米碳酸钙多为50nm以上粒径，bet比表面积多在30m2/g以下，其补强效果提升有限，难以满足高端应用场景对密封胶高强度、高模量的要求。

4、现有技术中，虽然有尝试使用更小粒径纳米碳酸钙的报道，但均未能有效解决超高比表面积纳米碳酸钙在有机硅基体中的分散难题，导致其理论补强潜力无法转化为实际的宏观力学性能。

5、因此，为了在控制成本的前提下，显著提升双组分硅酮密封胶的力学性能，同时保持良好的施工性能，亟需对该类密封胶的填料体系、基料配方及制备工艺进行系统性改进。

技术实现思路

1、本技术为了解决现有技术中，气相法白炭黑补强的双组分硅酮密封胶成本高昂、触变性过强、挤出困难；而普通纳米碳酸钙补强的密封胶粒径大、比表面积低、补强效果有限，且超高比表面积纳米碳酸钙难以分散、理论补强潜力无法充分发挥的技术问题，提出一种基于高比表面积纳米碳酸钙补强的双组分硅酮密封胶及其制备方法。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种基于高比表面积纳米碳酸钙补强的双组分硅酮密封胶，其由组分a和组分b按质量比(9-12):1复配而成：

4、按重量份数计，组分a由以下组分组成：第一硅氧烷15份-25份、第二硅氧烷15份-25份、二甲基硅油8份-15份、表面改性纳米碳酸钙15份-25份、重质碳酸钙20份-40份；

5、组分b由以下组分组成：硅油20份-30份、聚硅酸乙酯50份、甲基三甲氧基硅烷 15份-25份、防水剂2份-5份、有机锡催化剂0.5份-2份；

6、表面改性纳米碳酸钙的平均粒径为10nm±3nm，bet氮吸附比表面积为80m2/g-100m2/g。

7、在一些可行的实施例中，第一硅氧烷为α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，其25℃下的动力粘度为20000mpa·s±10%；

8、第二硅氧烷为α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，其25℃下的动力粘度为1500mpa·s±10%；

9、二甲基硅油在25℃下的动力粘度为100mpa·s±10%；

10、重质碳酸钙的平均粒径为13μm±2μm。

11、在一些可行的实施例中，所述表面改性纳米碳酸钙由复合改性剂对原生纳米碳酸钙进行表面有机化改性得到；所述复合改性剂由硅烷偶联剂和选自硬脂酸、软脂酸、月桂酸、油酸中的至少一种脂肪酸复配而成。

12、在一些可行的实施例中，所述复合改性剂中，硅烷偶联剂与脂肪酸的质量比为1:(2-4)；所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

13、在一些可行的实施例中，所述表面改性纳米碳酸钙的制备方法包括以下步骤：

14、步骤101.浆料制备：将原生纳米碳酸钙与去离子水按质量比1:(5.7-9)混合，在转速为3000rpm-4000rpm的条件下高速剪切分散30min，得到均匀分散的碳酸钙浆料；

15、步骤102.改性剂预乳化：将复合改性剂与温度为70℃-80℃的去离子水按质量比1:(8-12)混合，加入乳化剂，所述乳化剂与复合改性剂的质量比为(0.5-1):100，在转速为2000-3000rpm的条件下乳化15-20min，得到均匀的改性剂乳液；所述复合改性剂与原生纳米碳酸钙的质量比为(3-5):100，所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；

16、步骤103.表面改性：将碳酸钙浆料升温至75℃-85℃，在搅拌条件下缓慢滴加改性剂乳液，滴加时间为30min-45min，滴加完成后继续保温搅拌反应60min-90min；

17、步骤104.后处理：将反应后的浆料进行过滤、洗涤，滤饼在温度为105℃-110℃的条件下干燥至恒重，再经气流粉碎、分级，得到表面改性纳米碳酸钙。

18、在一些可行的实施例中，所述防水剂选自甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述有机锡催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种。

19、本技术一种基于高比表面积纳米碳酸钙补强的双组分硅酮密封胶，a组分和b组分混合固化后，固化件拉伸强度为3.6mpa-4.5mpa，100%定伸模量为1mpa-1.4mpa，撕裂强度为13.8kn/m-16.5kn/m，断裂伸长率为430%-490%。

20、为了解决本技术提出的技术问题，本技术还提供一种基于高比表面积纳米碳酸钙补强的双组分硅酮密封胶的制备方法，包括分别独立制备a组分和b组分，使用时将a组分与b组分按质量比(9-12):1混合均匀。

21、在一些可行的实施例中，a组分的制备包括以下步骤：

22、步骤201.预混：将规定质量份数的第一硅氧烷、第二硅氧烷和二甲基硅油投入真空搅拌设备中，在温度50±5℃、真空度≥-0.095mpa条件下，低速搅拌混合20min，得到均匀基础胶料；

23、步骤202.纳米填料分散：将预设质量份数的表面改性纳米碳酸钙加入基础胶料中，在真空度≥-0.095mpa条件下开启高速分散装置，控制分散盘的圆周线速度为18m/s-28m/s，分散30min，体系温度控制在55℃-60℃；

24、步骤203.增量填料加入：加入预设质量份数的重质碳酸钙，在真空度≥-0.095mpa条件下开启高速分散装置，控制分散盘的圆周线速度为18m/s-28m/s，分散60min，分散至均匀无粉团，出料得到a组分。

25、在一些可行的实施例中，b组分的制备包括以下步骤：

26、步骤301.按预设配比称取各原料，将硅油与聚硅酸乙酯投入搅拌釜中，在转速为600rpm-800rpm的条件下搅拌混合15min，得到基础固化剂；

27、步骤302.向基础固化剂中加入甲基三甲氧基硅烷和防水剂，在转速为800rpm-1000rpm的条件下搅拌混合20min；

28、步骤303.最后加入有机锡催化剂，在真空度≥-0.095mpa、转速为500rpm-600rpm的条件下搅拌脱泡30min，出料得到b组分。

29、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：

30、本技术提供一种基于高比表面积纳米碳酸钙补强的双组分硅酮密封胶及其制备方法，该密封胶通过特定配比的高低粘度α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷复配基料、bet比表面积大于80m2/g的10nm表面改性纳米碳酸钙主补强填料与1000目重质碳酸钙增量填料协同设计，配合指定的分步真空高速分散工艺，成功解决了超高比表面积纳米碳酸钙在有机硅基体中难以分散的技术问题，将其优异的纳米补强性能转化为密封胶制品显著提升的宏观力学性能。本技术的密封胶在相同填料体积分数下，拉伸强度、定伸模量和撕裂强度均远超使用普通纳米碳酸钙的产品，达到或超过气相法白炭黑补强产品的水平，同时保持了440%以上的断裂伸长率，实现了高强高韧的性能平衡，且原料成本显著降低，挤出施工性能优异，具有重要的工业应用价值，便于推广实施。