单组分聚硫密封胶组合物、单组分聚硫密封胶及制备方法与流程

1.本发明涉及密封胶领域，具体涉及一种单组分聚硫密封胶组合物、单组分聚硫密封胶及制备方法。


背景技术：

2.聚硫密封胶是以液体聚硫橡胶为基体，可在室温条件下通过硫化作用，成为具有良好粘接力的弹性密封材料。由于液体聚硫橡胶具有特殊的分子结构，故聚硫密封胶既具有较宽的使用温度范围，又对多种材料表面(如铝合金、结构钢、钛合金、有机涂料和玻璃等)具有可靠的粘接性能，并且其对燃料、燃料蒸汽、水汽、非极性液体介质以及大气环境等具有良好的耐受能力。因此，聚硫密封胶已广泛用于飞机整体油箱、座舱、风挡和机身机翼结构的密封，并且在航空用密封胶中占据主导地位。航空工业的不断发展，尤其是先进航空器的不断开发，对航空聚硫密封胶的性能要求也越来越高，对提速和减重要求非常明确。因此，高性能和低密度，将是未来聚硫密封胶的发展方向。
3.目前低密度聚硫密封胶多使用空心玻璃微珠作为轻质填料降低密度，其在制备过程中易碎，减重效果有限，添加量很大才能达到较好的减重效果，在这种情况下，硫化后的密封胶力学性能损失较大。且密封胶多为双组分聚硫体系，在使用时需先混合，且现用现配，并在一定时间内用完，否则混合后两组份发生化学反应，无法使用而造成浪费。目前市面上单组分聚硫密封胶密度非常大，在1.6g/cm
‑3左右，非常不便于运输及施工。


技术实现要素：

4.因此，为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种能够显著降低密封胶的密度，便于储存和运输，降低生产及运输成本的单组分聚硫密封胶组合物、单组分聚硫密封胶及制备方法。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种单组分聚硫密封胶组合物，包括重量份为100份液体聚硫橡胶、120
‑
200份填料、0.5
‑
5份膨胀微球、80
‑
100份增塑剂、10
‑
20份触变剂、5
‑
15份脱水剂、5
‑
15份固化剂、0.5
‑
5份催化剂、1
‑
5份偶联剂，其中，所述膨胀微球是可膨胀微球膨胀后得到的，所述可膨胀微球为粒径20～80μm、起发温度为90～110℃、发泡峰值温度为140～160℃、最低发泡密度不大于15kg/m3。
6.在其中一个实施例中，所述填料为炉法炭黑、热裂解炭黑、金红石型钛白粉、二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、煅烧陶土、云母粉、水泥中的至少一种。
7.在其中一个实施例中，所述可膨胀微球为由聚合物形成的壳体中内包作为芯剂的挥发性膨胀剂，所述壳体由聚合性单体的单体混合物聚合而成，所述聚合性单体为丙烯腈、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体中的至少一种。
8.在其中一个实施例中，所述芯剂为沸点不高于壳体的低沸点烃类，所述芯剂为正戊烷、异戊烷、新戊烷、丁烷、异丁烷、己烷、异己烷、新己烷、庚烷、异庚烷、辛烷、异辛烷和石油醚中的至少一种。
9.在其中一个实施例中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、氯化联苯、氯化石蜡、邻苯二甲酸丁苄酯、烷基苯类化合物中的至少一种。
10.在其中一个实施例中，所述触变剂为气相白炭黑、沉淀白炭黑、硬脂酸中的至少一种。
11.在其中一个实施例中，所述脱水剂为氧化钡、氧化钙、分子筛、无水硫酸钙、氧化镁中的至少一种。
12.在其中一个实施例中，所述固化剂为二氧化铅、过氧化锌、过氧化钙、二氧化锰、四氧化三铅、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过氧化叔丁基、过苯甲酸叔丁酯中的至少一种。
13.在其中一个实施例中，所述催化剂为二甲基二硫代氨基甲酸盐类，其中，金属元素为铁、钴、镍、铜、锌中任意一种。
14.在其中一个实施例中，所述偶联剂为γ
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
氨基丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、n
‑
β
‑
(氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、二乙氨基甲基三乙氧基硅烷、氨基类低聚偶联剂中的至少一种。
15.本发明还提供了一种单组分聚硫密封胶制备方法，包括：将100份液体聚硫橡胶、120
‑
200份填料、0.5
‑
5份膨胀微球、80
‑
100份增塑剂、10
‑
20份触变剂、5
‑
15份脱水剂、5
‑
15份固化剂、0.5
‑
5份催化剂、1
‑
5份偶联剂放入行星搅拌机内搅拌均匀，脱泡密闭，制备得到单组分聚硫密封胶。
16.本发明还提供了一种单组分聚硫密封胶，单组分聚硫密封胶是采用上述的单组分聚硫密封胶制备方法制备得到的。
17.与现有技术相比，本发明的优点在于：采用已膨胀微球作为轻质填料，可通过选择不同的发泡大小和添加量制造不同密度的密封胶，不仅提高了密封胶体系中各物质的相容性，而且少量添加即可达到优异的减重效果，工艺简单、大大降低了生产及运输成本；得到的低密度单组分聚硫密封胶便于储存和使用，减少人工成本及施工强度；密封胶体系引入中空的膨胀微球，还可使密封胶具备一定隔热隔音效果，有效降低能耗；另外，膨胀微球具有优异的回弹性，可以提高密封胶的韧性及挤出性能，有效降低施工强度，提升施工效率。
具体实施方式
18.下面对本技术实施例进行详细描述。
19.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面
可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
21.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践方面。
22.本技术实施例提供一种单组分聚硫密封胶组合物，包括重量份为100份液体聚硫橡胶、120
‑
200份填料、0.5
‑
5份膨胀微球、80
‑
100份增塑剂、10
‑
20份触变剂、5
‑
15份脱水剂、5
‑
15份固化剂、0.5
‑
5份催化剂、1
‑
5份偶联剂，其中，膨胀微球是可膨胀微球膨胀后得到的，可膨胀微球为粒径20～80μm、起发温度为90～110℃、发泡峰值温度为140～160℃、最低发泡密度不大于15kg/m3。
23.液体聚硫橡胶指低分子量的聚硫橡胶，是粘稠状液体。液体聚硫橡胶具有耐油、耐溶剂、耐氧和臭氧、耐水、耐高低温等优良性能。在一个实施例中，液体聚硫橡胶为巯端基液体聚硫橡胶。
24.在其中一个实施例中，填料为炉法炭黑、热裂解炭黑、金红石型钛白粉、二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、煅烧陶土、云母粉、水泥中的至少一种。
25.在其中一个实施例中，可膨胀微球为由聚合物形成的壳体中内包作为芯剂的挥发性膨胀剂，壳体由聚合性单体的单体混合物聚合而成，聚合性单体为丙烯腈、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体中的至少一种。
26.在其中一个实施例中，芯剂为沸点不高于壳体的低沸点烃类，芯剂为正戊烷、异戊烷、新戊烷、丁烷、异丁烷、己烷、异己烷、新己烷、庚烷、异庚烷、辛烷、异辛烷和石油醚中的至少一种。
27.可膨胀微球可以采用快思瑞科技(上海)有限公司生产的可膨胀微球。选用的具体型号及技术指标可以是牌号为de1501的可膨胀微球，其粒径为20
‑
80μm。
28.增塑剂的作用是调节体系的粘度，起到增塑作用，同时还可防止体系中粉体的飘扬。在其中一个实施例中，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、氯化联苯、氯化石蜡、邻苯二甲酸丁苄酯、烷基苯类化合物中的至少一种。
29.触变剂的作用是当密封胶在斜面或垂面施工时可有效防止胶料下垂、流淌和塌陷。在其中一个实施例中，触变剂为气相白炭黑、沉淀白炭黑、硬脂酸中的至少一种。
30.脱水剂的作用是除去密封胶中的水分，防止在混料、制备过程中产生副反应，以及防止密封胶在未使用时就交联固化，从而保证在巯端基液体聚硫橡胶中硫化速度。在其中一个实施例中，脱水剂为氧化钡、氧化钙、分子筛、无水硫酸钙、氧化镁中的至少一种。
31.固化剂的作用是与聚硫橡胶反应，使其交联固化。在其中一个实施例中，固化剂为二氧化铅、过氧化锌、过氧化钙、二氧化锰、四氧化三铅、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过氧化叔丁基、过苯甲酸叔丁酯中的至少一种。
32.催化剂的作用是加速巯端基液体聚硫橡胶的硫化速度。在其中一个实施例中，催化剂为二甲基二硫代氨基甲酸盐类，其中，金属元素为铁、钴、镍、铜、锌中任意一种。
33.偶联剂的作用是进一步加快密封胶的硫化交联速度，降低催化剂的用量。在其中一个实施例中，偶联剂为γ
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷(kh
‑
550)、γ
‑
氨基丙基三甲氧基硅烷
(kh
‑
540)、γ
‑
环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(kh
‑
560)、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(kh
‑
570)、n
‑
β
‑
(氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷(kh
‑
792)、二乙氨基甲基三乙氧基硅烷(nd
‑
22)、氨基类低聚偶联剂中的至少一种。
34.本技术实施例还提供了一种单组分聚硫密封胶制备方法，包括：将100份液体聚硫橡胶、120
‑
200份填料、0.5
‑
5份膨胀微球、80
‑
100份增塑剂、10
‑
20份触变剂、5
‑
15份脱水剂、5
‑
15份固化剂、0.5
‑
5份催化剂、1
‑
5份偶联剂放入行星搅拌机内搅拌均匀，脱泡密闭，制备得到单组分聚硫密封胶。其中，脱泡密闭是指真空去除气泡后密闭保存，避免与空气及水接触。
35.本技术实施例还还提供了一种单组分聚硫密封胶，单组分聚硫密封胶是采用上述的单组分聚硫密封胶制备方法制备得到的。
36.上述单组分聚硫密封胶组合物、单组分聚硫密封胶及其制备方法，采用已膨胀微球作为轻质填料，可通过选择不同的发泡大小和添加量制造不同密度的密封胶，不仅提高了密封胶体系中各物质的相容性，而且少量添加即可达到优异的减重效果，工艺简单、大大降低了生产及运输成本；得到的低密度单组分聚硫密封胶便于储存和使用，减少人工成本及施工强度；密封胶体系引入中空的膨胀微球，还可使密封胶具备一定隔热隔音效果，有效降低能耗；另外，膨胀微球具有优异的回弹性，可以提高密封胶的韧性及挤出性能，有效降低施工强度，提升施工效率。
37.实施例一
38.将100份液体聚硫橡胶、120份炉法炭黑、5份膨胀微球、100份氯化联苯、10份硬脂酸、5份氧化钙、15份二氧化铅、5份二甲基二硫代氨基甲酸锌、3份kh
‑
550放入行星搅拌机内搅拌均匀，脱泡密闭保存。
39.对照例一
40.将100份液体聚硫橡胶、120份炉法炭黑、100份氯化联苯、10份硬脂酸、5份氧化钙、15份二氧化铅、5份二甲基二硫代氨基甲酸锌、3份kh
‑
550放入行星搅拌机内搅拌均匀，脱泡密闭保存。
41.实施例二
42.将100份液体聚硫橡胶、200份碳酸钙、0.5份膨胀微球、100份邻苯二甲酸二丁酯、10份气相白炭黑、15份氧化钙、15份过氧化钙、3份二甲基二硫代氨基甲酸铁、5份kh
‑
570放入行星搅拌机内搅拌均匀，脱泡密闭保存。
43.对照例二
44.将100份液体聚硫橡胶、200份碳酸钙、100份邻苯二甲酸二丁酯、10份气相白炭黑、15份氧化钙、15份过氧化钙、3份二甲基二硫代氨基甲酸铁、5份kh
‑
570放入行星搅拌机内搅拌均匀，脱泡密闭保存。
45.实施例三
46.将100份液体聚硫橡胶、150份热裂解炭黑、3份膨胀微球、80份邻苯二甲酸丁苄酯、15份沉淀白炭黑、10份氧化镁、10份二氧化锰、1份二甲基二硫代氨基甲酸钴、1份kh
‑
560放入行星搅拌机内搅拌均匀，脱泡密闭保存。
47.对照例三
48.将100份液体聚硫橡胶、150份热裂解炭黑、80份邻苯二甲酸丁苄酯、15份沉淀白炭
黑、10份氧化镁、10份二氧化锰、1份二甲基二硫代氨基甲酸钴、1份kh
‑
560放入行星搅拌机内搅拌均匀，脱泡密闭保存。
49.实施例四
50.将100份液体聚硫橡胶、180份氧化锌、1份膨胀微球、90份氯化石蜡、20份气相白炭黑、7份分子筛、5份过氧化苯甲酰、0.5份二甲基二硫代氨基甲酸镍、2份kh
‑
792放入行星搅拌机内搅拌均匀，脱泡密闭保存。
51.对照例四
52.将100份液体聚硫橡胶、180份氧化锌、90份氯化石蜡、20份气相白炭黑、7份分子筛、5份过氧化苯甲酰、0.5份二甲基二硫代氨基甲酸镍、2份kh
‑
792放入行星搅拌机内搅拌均匀，脱泡密闭保存。
53.实施例一～实施例四所得密封胶的性能如下表所示：
54.实施例密度/g
·
cm
‑3拉伸强度/mpa断裂伸长率/％实施例一0.830.86332实施例二1.321.12344实施例三1.080.94363实施例四1.211.08424
55.对照例一～对照例四所得密封胶的性能如下表所示：
56.实施例密度/g
·
cm
‑3拉伸强度/mpa断裂伸长率/％实施例一1.410.90281实施例二1.541.14312实施例三1.400.98319实施例四1.481.12379
57.由上述表格可以看出：本技术方案中密度至少减小到0.83～1.32，较现有技术降低了14～41％；拉伸强度影响较小，降低到0.86～1.12，较现有仅降低了1.75～4.44％；断裂伸长率至少提升到332～424，较现有提升了10～18％。而且加入膨胀微球后，在不同原料制备密封胶中膨胀微球的减重效果有所不同，但是均有明显的减重效果。并且随着膨胀微球添加量的增加，密封胶的比重可以降低8％
‑
49％。
58.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。