一种水族馆用环保型酸性硅酮密封胶及其制备方法与流程

本发明属于密封胶，具体涉及一种水族馆用环保型酸性硅酮密封胶及其制备方法。

背景技术：

1、有机硅密封胶是以聚硅氧烷为主要成分的密封材料，其中，酸性硅酮密封胶以乙酰氧基硅烷为交联剂，通过室温湿气固化释放醋酸小分子，具有固化速度快、对玻璃等基材粘接性好、成本低廉等优势，被广泛用于玻璃幕墙、中空玻璃、水族鱼缸等玻璃粘接密封场景。

2、然而，水族馆等水下环境对硅酮密封胶的性能提出了更为严苛的要求，现有酸性硅酮密封胶在长期水下服役过程中的缺陷逐渐凸显。

3、一方面，密封胶长期浸泡于水中，水分子持续渗入胶体，不仅引发聚硅氧烷主链的水解降解，还削弱填料与基体间的界面结合力，随时间推移力学强度显著下降，最终导致粘接失效和渗漏风险。另一方面，水族馆水体营养丰富，密封胶表面极易滋生藻类和细菌，形成的生物膜既影响美观，又加速材料表面劣化，现行对策主要依赖添加有机杀菌剂，但该类助剂在长期浸水过程中会缓慢释放，对水生生物构成潜在危害，且杀菌剂消耗后防霉效果迅速衰退，难以实现长效防护。加之环保法规日益严格和可持续发展理念不断深入，生物基材料在密封胶领域受到广泛关注，而现有产品仍以石化基原料为主，在绿色化方面存在明显差距。

4、综上所述，现有水族馆用酸性硅酮密封胶在长期水下耐水性、抗黄变持久性、防微生物附着能力以及工艺稳定性等方面仍存在明显不足，亟需开发一种兼具优异性能且环境友好的新型硅酮密封胶材料体系。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种水族馆用环保型酸性硅酮密封胶及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种水族馆用环保型酸性硅酮密封胶，包括α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，以所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份计算，还包括按重量份计的以下组分：

4、15-25份二甲基硅油；8-12份填料；6-10份交联剂；1-3份改性偶联剂；0.3-0.5份催化剂；

5、所述交联剂为重量比为1:0.6-0.8的甲基三乙酰氧基硅烷和乙烯基三乙酰氧基硅烷的混合物；

6、所述偶联剂为阿魏酸生物基硅烷改性偶联剂；

7、所述填料为六甲基二硅氮烷改性疏水气相二氧化硅（hmds疏水白炭黑）；

8、所述催化剂为重量比1:1-1.5的异辛酸铋和二辛酸锌的混合物。

9、优选的，所述阿魏酸生物基硅烷改性偶联剂由以下方法制得：

10、a1、将阿魏酸与长链脂肪醇溶于第一有机溶剂中，于第一催化剂作用下进行回流酯化反应，反应过程中通过分水器移除生成的水；反应后经碱洗、水洗、干燥、浓缩和柱层析纯化，得到所述阿魏酸长链醇酯；

11、a2、将阿魏酸长链醇酯与硅烷偶联剂溶于第二有机溶剂中，在第二催化剂作用下，于惰性气体中进行开环加成反应；反应结束后，经后处理，即得所述硅烷偶联剂接枝的阿魏酸衍生物。

12、优选的，所述步骤a1中长链脂肪醇为2-辛基十二醇、异构十三醇、3,7-二甲基辛-6-烯-1-醇、16-甲基十七烷-1-醇中的至少一种。

13、优选的，所述步骤a1中阿魏酸与长链脂肪醇的摩尔比为1:2-3，第一催化剂为对甲苯磺酸，对甲苯磺酸的用量为阿魏酸质量的 0.8%-1.2%，第一有机溶剂为二甲苯，回流酯化反应温度为130-140℃，反应时间为12-14h。

14、优选的，所述步骤a2中阿魏酸长链醇酯与硅烷偶联剂的摩尔比为1:1.0-1.2，所述第二催化剂的用量为阿魏酸长链醇酯质量的0.8%-1.2%。

15、优选的，所述步骤a2中硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述第二有机溶剂为无水甲苯；所述第二催化剂为三乙胺；所述开环加成反应在氮气保护下于80-100℃搅拌反应6-8 h；所述后处理包括减压蒸除溶剂和柱色谱纯化。

16、一种水族馆用环保型酸性硅酮密封胶的制备方法，包括以下步骤：

17、b1、将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油和六甲基二硅氮烷改性疏水气相二氧化硅混合后，在真空条件下加热脱水，冷却后得到基料；

18、b2、向所述基料中加入阿魏酸生物基硅烷改性偶联剂，在真空条件下搅拌混合，使偶联剂与六甲基二硅氮烷改性疏水气相二氧化硅表面残留的硅羟基发生反应；

19、b3、向步骤b2所得体系中加入交联剂，搅拌混合后，再加入催化剂，继续搅拌至混合均匀；

20、b4、将步骤b3所得产物出料并灌装密封，即得所述环保型酸性硅酮密封胶。

21、优选的，以所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的用量为100重量份计：

22、所述步骤b1中，二甲基硅油的用量为15-25重量份，六甲基二硅氮烷改性疏水气相二氧化硅的用量为8-12重量份；

23、所述步骤b2中，阿魏酸生物基硅烷改性偶联剂的用量为1-3重量份；

24、所述步骤b3中，交联剂的用量为6-10重量份，催化剂的用量为0.3-0.5重量份。

25、优选的，所述步骤b1中混合时间为60-80 min，加热脱水温度为80-100℃；

26、所述步骤b2中加入温度为80℃，加入后在真空条件下于60-80℃搅拌混合30-60min；

27、所述步骤b3中所述搅拌混合时间为10-15min，加入催化剂后继续搅拌时间为30-60min；

28、所述步骤b4中灌装在干燥条件下进行，灌装后立即密封。

29、优选的，所述制备方法制备得到的环保型酸性硅酮密封胶在水族馆玻璃接缝密封中的应用。

30、本发明中，所述“重量份”是指各组分之间的相对重量比例关系，而非指具体的重量单位。例如，当表述“α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为100重量份”时，仅表示以该组分的重量作为基准100，其他组分的重量份数即为相对于该基准的重量比。

31、本领域技术人员应当理解，所述重量份数值并非固定的绝对投料量，而是可以根据实际生产规模、设备容量或产品需求进行等比例放大或缩小。只要各组分之间的相对重量比例保持不变，即可实现本发明的技术效果，均属于本发明所涵盖的保护范围。

32、本发明的有益效果为：

33、（一）自制阿魏酸基生物基硅烷偶联剂集多种功能于一体：

34、该阿魏酸基生物基硅烷偶联剂的硅烷端可与hmds疏水白炭黑表面的残留硅羟基发生共价缩合，实现偶联功能，从而增强填料与基体之间的界面结合力；同时，其阿魏酸骨架具有天然紫外吸收能力，可有效保护密封胶在水下长期服役过程中不发生黄变；而酚羟基与共轭体系的存在则赋予该偶联剂天然抗菌性，有助于抑制微生物在密封胶表面的附着；此外，长链醇的引入进一步提高了偶联剂的疏水性和侧链柔性，有利于提升密封胶的耐水性和力学柔韧性。

35、（二）以疏水填料替代杀菌剂实现物理防污：

36、本发明采用hmds疏水白炭黑作为补强填料，其表面能低，可有效减少藻类、细菌等微生物在胶层表面的附着，保持密封胶外观上的清洁；另外，在不添加有机杀菌剂的条件下能够防霉防污染，避免了杀菌剂释放对水生生物的生态风险，符合水族馆的环保安全要求。

37、（三）优化加料工艺避免偶联剂水解：

38、本发明在制备过程中，先将阿魏酸基生物基硅烷偶联剂与hmds疏水白炭黑在真空加热条件下预混合反应，使偶联剂的硅烷端优先与白炭黑表面残留硅羟基缩合，再于后续步骤中加入酸性交联剂。该加料顺序避免了偶联剂直接与酸性交联剂接触而发生水解自聚，有效保证了偶联剂的接枝效率和密封胶的储存稳定性。