一种硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法和在装配式建筑中的应用与流程

1.本技术涉及装配式建筑用密封胶技术领域，特别涉及一种硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法和在装配式建筑中的应用。


背景技术：

[0002][0003]
装配式建筑的发展，建筑室内外水汽环境的控制成为必然需求。先进的密封材料组合可实现对建筑维护结构内外水汽的智能控制，避免了水汽在墙体冷凝造成的构件腐蚀、保温层失效及霉菌的滋生。用于装配式建筑的密封胶，通常以非成型状态嵌入装配式建筑预制构件间接缝中，通过与接缝表面粘结使其密封并能够承受接缝位移，以达到气密、水密目的的合成胶粘剂。
[0004]
目前，这类密封材料主要有聚氨酯密封胶、硅酮密封胶、硅烷改性聚醚密封胶。聚氨酯密封胶含有游离的异氰酸酯，并且固化时容易形成气泡，其在很多领域受到限制；硅酮密封胶因撕裂强度低、涂饰性差、容易污染建材，其应用也受到定限制。硅烷改性聚醚密封胶具有优良的力学性能、涂饰性、耐污性，且产品中无异氰酸酯和有机溶剂，是国内外新型密封胶的主要发展方向。
[0005]
现阶段硅烷改性聚醚密封胶主要依据gb/t14683《硅酮和改性硅酮建筑密封胶》的标准要求，市面上的硅烷改性聚醚密封胶更多的关注密度、防火阻燃性能或环保方面的要求。而现有国家标准、行业标准还没有对装配性建筑用硅烷改性聚醚密封胶的密度、导热系数、防火阻燃性能、环保性等提出明确要求。市面上的硅烷改性聚醚包含大量的碳酸钙等无机填料，密度普遍在1.5g/ml以上，密度偏高，而且使用一段时间后，密封胶容易变硬，开裂，不利于应用。


技术实现要素：

[0006]
有鉴于此，本发明提供一种硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法和在装配式建筑中的应用，本发明所述新型的硅烷改性聚醚密封胶具有较低的密度，同时具有良好的粘接性和一定的防火阻燃性能，更加适宜装配式建筑中密封的使用。
[0007]
本发明提供一种硅烷改性聚醚密封胶，按照重量份其原料包括：
[0008][0009]
所述基体树脂为硅烷改性聚醚树脂；所述二氧化硅气凝胶的添加量不超过基体树脂重量的20％。
[0010]
优选地，所述硅烷改性聚醚树脂的封端基团为二甲氧基、三甲氧基和三乙氧基中的一种或多种。
[0011]
优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂和磷酸二苯基异癸酯中的至少一种。
[0012]
优选地，所述中空玻璃微珠的真密度为0.12～0.70g/cm3，粒径在5～100μ m范围内；所述二氧化硅气凝胶的密度在1～500kg/m3范围内。
[0013]
优选地，所述阻燃组分由液体阻燃剂5～50份和阻燃填料20～100份组成。
[0014]
优选地，所述液体阻燃剂为环保磷氮系阻燃剂；所述阻燃填料为氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑和硼酸锌中的至少一种。
[0015]
优选地，所述增强填料为纳米碳酸钙、滑石粉和气相二氧化硅中的至少一种，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂和苯并三唑类光稳定剂中的至少一种，所述偶联剂优选为带有环氧基硅烷偶联剂；所述催化剂优选为锡类催化剂。
[0016]
优选地，所述原料还包括：
[0017]
二氧化钛
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0～30份；
[0018]
防霉剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0～5份；
[0019]
所述二氧化钛优选为金红石型钛白粉；所述防霉剂为环保型。
[0020]
本发明实施例提供如前所述的硅烷改性聚醚密封胶的制备方法，包括以下步骤：
[0021]
s1、将所述中空玻璃微珠、增强填料和二氧化硅气凝胶等粉料分别烘干；
[0022]
s2、按照重量份，将所述基体树脂、增塑剂、除水剂、烘干后的增强填料和二氧化硅气凝胶、光稳定剂、偶联剂及催化剂混合搅拌，在真空条件下继续搅拌，得到混合料；
[0023]
s3、将所述烘干后的中空玻璃微珠加入混合料，在真空条件下搅拌，出胶得到所述硅烷改性聚醚密封胶。
[0024]
本发明提供如前所述的硅烷改性聚醚密封胶在装配式建筑中的应用。
[0025]
目前，市面上的硅烷改性聚醚密封胶更多的关注单方面的密度、防火阻燃性能或
环保性的要求。
[0026]
与现有技术相比，本发明提供一种新型配方的硅烷改性聚醚密封胶，其制备主要包括：25～100份基体树脂，5～80份增塑剂，0.1～50份中空玻璃微珠， 0.1～50份二氧化硅气凝胶(添加量≤基体树脂的20wt％)，10～150份阻燃组分， 10～100份增强填料，以及少量的光稳定剂、除水剂、偶联剂和催化剂等原料。本发明设计密封胶合理的配方结构，不仅具有优异的物理性能和粘接性，而且具有较低的密度、防火性能达到fv-0级，同时还具有低的导热系数。其中，本发明首次复配使用一定量的中空玻璃微珠和二氧化硅气凝胶，能够降低该硅烷改性聚醚密封胶的密度至1.25g/ml。此发明的产品更加适宜装配式建筑中密封的使用。
具体实施方式
[0027]
下面对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0028]
本技术提供了一种硅烷改性聚醚密封胶，按照重量份其原料包括：
[0029][0030]
所述基体树脂为硅烷改性聚醚树脂；所述二氧化硅气凝胶的添加量不超过基体树脂重量的20％。
[0031]
本发明提供一种新型的硅烷改性聚醚密封胶，其具有较低的密度，良好的粘接性和一定的防火阻燃性能等特点，利于在装配式建筑中的密封应用。
[0032]
本发明提供的新型密封胶是一种用于装配式建筑的硅烷改性聚醚密封胶，其以硅烷改性聚醚树脂为基体树脂，在制备原料中基体树脂为25～100重量份，优选为30～100重量份。所述的硅烷改性聚醚树脂的分子主链为聚醚结构，端基是含有可水解基团的硅烷基。
[0033]
在本发明的实施例中，所述硅烷改性聚醚树脂的封端基团优选为二甲氧基、三甲氧基和三乙氧基中的一种或多种；即所述硅烷改性聚醚树脂为三甲氧基封端硅烷改性聚醚、三乙氧基封端硅烷改性聚醚和混合封端硅烷改性聚醚中的一种或多种混合物。本发明
实施例采用市售的基体树脂，一些实施例中的硅烷改性聚醚树脂，具体为二甲氧基与三乙氧基混合封端，25℃下的粘度为3000～50000cps；另一些实施例中其为三甲氧基封端，25℃下的粘度为 10000～80000cps；或者为三乙氧基封端，25℃下的粘度为5000～50000cps。
[0034]
按照重量份，所述硅烷改性聚醚密封胶制备原料包括5～80份的增塑剂，优选包括10～60份增塑剂。本发明所述的增塑剂，优选为邻苯二甲酸酯类和磷酸二苯基异癸酯中的至少一种，更优选为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二乙酯或磷酸二苯基异癸酯中的至少一种，进一步优选为邻苯二甲酸二异癸酯(didp)。
[0035]
在本发明的制备原料中，引入了0.1～50重量份的中空玻璃微珠，优选采用10～48份。中空玻璃微珠是具有中空结构的圆球粉体材料；作为优选，本发明所述的中空玻璃微珠的真密度为0.12～0.70g/cm3，优选为0.12～0.62g/cm3；粒径在5～100μm范围内，优选平均粒径8～90μm范围内的至少一种。本发明优选实施例中的中空玻璃微珠，真密度0.37～0.39g/cm3，粒径d90:65μm，和/或，真密度0.21～0.24g/cm3，粒径d90:70μm。
[0036]
并且，所述硅烷改性聚醚密封胶的原料包括0.1～50份二氧化硅气凝胶，优选为1～40重量份，其添加量不超过基体树脂重量的20％。二氧化硅气凝胶通常是具有纳米多孔网络结构，并在网络空隙中充满气态分散介质的轻质固体材料。本发明所述的二氧化硅气凝胶，优选为密度1kg/m3～500kg/m3范围内的至少一种，进一步可为3kg/m3～200kg/m3，例如密度10、20、50、80、100 kg/m3等。
[0037]
本发明实施例引入真密度0.12～0.70g/cm3，粒径5～100μm的中空玻璃微珠和密度1～500kg/m3二氧化硅气凝胶，可降低硅烷改性聚醚密封胶的密度至 1.25g/ml，且降低其导热系数至0.043w/m
·
k，这两种材料的复配使用在硅烷改性聚醚密封胶类还未见采用。
[0038]
现有一些硅烷改性聚醚密封胶的导热系数约为0.55w/m
·
k，中空玻璃微珠的导热系数约为0.03w/m
·
k，二氧化硅气凝胶的导热系数约为 0.013w/m
·
k。导热系数指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1k，在一定时间内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米
·
度 (w/(m
·
k))。相比中空玻璃微珠，二氧化硅气凝胶的导热系数更低，密度更低，加入硅烷改性聚醚密封胶中，可以更好的降低硅烷改性聚醚密封胶的导热系数和密度，但二氧化硅气凝胶成本太高，而且不易分散均匀，其添加量超过基体树脂质量分数20％以上，会影响硅烷改性聚醚密封胶的流动性，增加施工的难度。如单纯添加中空玻璃微珠，需要添加基体树脂质量分数50％以上才能达到较低的导热系数，但会影响硅烷改性聚醚密封胶的粘接性等。
[0039]
本发明难点之一就在于如何合适的选择合适型号和配比基体树脂、中空玻璃微珠、二氧化硅气凝胶，达到最低密度，最低导热系数和优异粘接性。此外，中空玻璃微珠表面偏碱性，在研究中发现，未经过处理的中空玻璃微珠会影响硅烷改性聚醚密封胶的贮存。经过反复试验，优选硅烷偶联剂kh560 处理中空玻璃微珠，增加流动性，延长贮存时间。
[0040]
市面上的硅烷改性聚醚密封胶不能达到fv-0级的防火性能；而不具备防火性能的材料，在装配式建筑中使用时存在安全隐患。随着防火意识的提高，装配式建筑用硅烷改性聚醚密封胶需要具有一定的防火阻燃性能。
[0041]
在本发明中，所述硅烷改性聚醚密封胶的原料包括10～150份阻燃组分。作为优选，所述阻燃组分由液体阻燃剂5～50份和阻燃填料20～100份组成，液体阻燃剂优选为6～
30重量份，阻燃填料优选为35～100份。
[0042]
其中，本发明实施例所述的液体阻燃剂，优选为新型的环保磷氮系阻燃剂中的至少一种，可以采用市售产品。
[0043]
本发明实施例所述的阻燃填料是具有一定阻燃性能的无机填料，优选为氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、硼酸锌中的至少一种，更优选为氢氧化铝。在本发明的实施例中，优选引入环保的液体阻燃剂和无机阻燃填料，可使硅烷改性聚醚密封胶的防火性能达到fv-0级。
[0044]
本发明所述的硅烷改性聚醚密封胶的原料包括增强填料10～100份；本发明所述的增强填料，可选自纳米碳酸钙、滑石粉、气相二氧化硅中的至少一种，优选为纳米碳酸钙。在本发明的具体实施例中，合适配比的中空玻璃微珠与碳酸钙，既保留了碳酸钙增强的作用，又降低了密度，改善了密封胶的流动性。
[0045]
此外，制备所述硅烷改性聚醚密封胶的原料按重量份包括：0.5～5份光稳定剂；0.5～10份除水剂；1～10份偶联剂；0.1～3份催化剂。
[0046]
本发明所述的光稳定剂，可选受阻胺类光稳定剂、苯并三唑类光稳定剂中的至少一种，例如tinuvin770(巴斯夫，受阻胺类)；用量可为1份、2 份、3份等。
[0047]
本发明所述的除水剂，优选乙烯基官能团硅烷类除水剂，进一步优选乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种；其用量优选为1.5～8份。
[0048]
本发明所述的偶联剂，优选带有环氧基硅烷偶联剂中的至少一种，例如为硅烷偶联剂kh560(γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)；优选包括2～9 份的偶联剂。
[0049]
本发明所述的催化剂，优选为锡类催化剂，具体选自二月桂酸二丁基锡 (或二丁基二月桂酸锡)、二醋酸二辛基锡、辛酸亚锡、二有机锡双(β-二酮酯)和螯合锡中的至少一种。
[0050]
进一步地，所述的制备原料还包括0～30份二氧化钛和0～5份防霉剂。
[0051]
在本发明的优选实施例中，所述的二氧化钛为金红石型钛白粉。
[0052]
本发明优选实施例所述的防霉剂优选为环保防霉剂，更优选为含氮杂环酚醇、异噻唑啉酮类、苯并异噻唑啉酮、吡啶硫铜锌、碘代丙炔基氨甲酸丁酯中的至少一种。
[0053]
硅烷改性聚醚密封胶的主要作用之一是避免水汽在墙体冷凝造成的构件腐蚀、保温层失效及霉菌的滋生。所以，硅烷改性聚醚密封胶本身要具有优异的防腐防霉性能。本发明优选引入环保的防霉剂和金红石型钛白粉，使硅烷改性聚醚密封胶能达到0级防霉性。
[0054]
本发明实施例提供了如前所述的硅烷改性聚醚密封胶的制备方法，包括以下步骤：
[0055]
s1、将所述中空玻璃微珠、增强填料和二氧化硅气凝胶等粉料分别烘干；
[0056]
s2、按照重量份，将所述基体树脂、增塑剂、除水剂、烘干后的增强填料和二氧化硅气凝胶、光稳定剂、偶联剂及催化剂混合搅拌，在真空条件下继续搅拌，得到混合料；
[0057]
s3、将所述烘干后的中空玻璃微珠加入混合料，在真空条件下搅拌，出胶得到所述硅烷改性聚醚密封胶。
[0058]
本发明实施例该制备过程中的各原料内容如前所述；其中，本发明实施例首先将所述的中空玻璃微珠、阻燃填料、增强填料、二氧化钛、二氧化硅气凝胶这些粉体分别烘干，
具体可在100-110℃干燥箱内烘干4h。本发明中，提前烘干粉料可减少中空玻璃微珠搅拌时间，有效降低中空玻璃微珠的破碎率，达到更佳的低密度、低导热。这是因为中空玻璃微珠是一种中空材质，壁厚仅为1～2μm，如长时间的高速搅拌会将中空玻璃微珠打碎，打碎的中空玻璃微珠密度一般在2.5g/ml左右，应用其难以降低密封胶的密度，没有了空腔也不能起到降低导热系数的作用。
[0059]
本发明实施例按照上述比例称取各原料，可在室温下向双行星搅拌机加入硅烷改性聚醚树脂、液体阻燃剂、增塑剂、防霉剂和除水剂，优选以20-40hz 的转速搅拌混合5-10min。
[0060]
之后，本发明实施例向上述搅拌设备中加入烘干后的阻燃填料、增强填料、二氧化钛、二氧化硅气凝胶，优选以20-40hz搅拌3～10min，切换成高速 30-50hz搅拌，开启真空，在真空条件、优选真空度为0.09
±
0.05mpa下，继续搅拌1-2h，得到混合料；再加入光稳定剂、偶联剂和催化剂进行混合，开启真空，在真空条件、优选真空度为0.09
±
0.05mpa下，以30～50hz的转速继续搅拌 10-30min。
[0061]
本发明实施例优选最后加入烘干后的中空玻璃微珠，以10-25hz搅拌 3～10min，开启真空，在真空条件、优选真空度为0.09
±
0.05mpa下，以10～25hz 的转速继续搅拌10-30min。本发明实施例优选降低搅拌速度，可以有效降低中空玻璃微珠的破碎率，达到更佳的低密度和低导热。
[0062]
所有原料混合搅拌后，本发明实施例充入氮气出胶至包装瓶，即完成密封胶产品的制备。此外，本发明还提供了如前所述的硅烷改性聚醚密封胶在装配式建筑中的应用。
[0063]
本发明实施例制备的硅烷改性聚醚密封胶密度可为1.25～1.35g/ml，且其导热系数可低至0.041w/m
·
k。
[0064]
本发明实施例结合适宜的生产工艺，使硅烷改性聚醚密封胶产品的物理性能和粘接性优异，还同时具有极低的密度、防火性能达到fv-0级、防霉性能0级、有害物质限量低，并且具有低的导热系数，更加适于应用在装配式建筑中。
[0065]
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。如无特殊说明，以下原料均为市售产品；并且按照重量配比制备产品。
[0066]
实施例1
[0067]
本实施例是一种用于装配式建筑的新型硅烷改性聚醚密封胶，包括以下重量份数的原料混合而成，参见表1：
[0068]
表1实施例1的制备原料
[0069][0070]
制备方法如下：
[0071]
1)将中空玻璃微珠、阻燃填料、增强填料、二氧化钛、二氧化硅气凝胶在100-110℃干燥箱内烘干4h。
[0072]
2)按照上述比例称取各原料，在室温下向双行星搅拌机加入硅烷改性聚醚树脂、液体阻燃剂、增塑剂、防霉剂和除水剂，以20-40hz的转速搅拌混合 5-10min；
[0073]
3)再加入烘干后的阻燃填料、增强填料、二氧化钛、二氧化硅气凝胶，以20-40hz搅拌3～10min，切换成高速30-50hz搅拌，开启真空，在真空度为 0.09
±
0.05mpa下继续搅拌1h，得到混合料；
[0074]
4)然后加入光稳定剂、偶联剂和催化剂进行混合，开启真空，在真空度为0.09
±
0.05mpa下以30～50hz的转速继续搅拌30min；
[0075]
5)最后加入烘干后的中空玻璃微珠，以10-25hz搅拌3～10min，开启真空，在真空度为0.09
±
0.05mpa下以10～25hz的转速继续搅拌30min；
[0076]
6)充入氮气出胶至包装瓶，即完成密封胶产品的制备。
[0077]
实施例2
[0078]
本实施例是一种用于装配式建筑的新型硅烷改性聚醚密封胶，包括以下重量份数的原料混合而成，参见表2；制备方法与实施例1相同。
[0079]
表2实施例2的制备原料
[0080][0081][0082]
实施例3
[0083]
本实施例是一种用于装配式建筑的新型硅烷改性聚醚密封胶，包括以下重量份数的原料混合而成，参见表3；制备方法与实施例1相同。
[0084]
表3实施例3的制备原料
[0085][0086][0087]
本发明对以上实施例制备的密封胶产品进行物理性能测试(参照标准 gb/t14683硅酮和改性硅酮建筑密封胶)，结果如下：
[0088]
表4物理性能测试结果
[0089][0090]
注：两个市售产品的主要组成：基体树脂、增塑剂、增强填料、光稳定剂、除水剂、偶联剂、催化剂，为常规组分，以下相同。
[0091]
本发明对以上实施例制备的密封胶产品进行导热系数性能测试(参照标准gb/t10295-2008绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法)，结果如下：
[0092]
表5导热性能测试结果
[0093]
项目导热系数/w/m
·
k技术指标——实施例10.077实施例20.055实施例30.041市售产品10.542市售产品20.553
[0094]
本发明对以上实施例制备的密封胶产品进行防火阻燃性能测试(参照标准gb/t2408-2008塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法)，结果如下：
[0095]
表6防火阻燃性能测试结果
[0096]
项目垂直燃烧级别技术指标——实施例1fv-0实施例2fv-0实施例3fv-0市售产品1fv-1市售产品2fv-2
[0097]
本发明对以上实施例制备的密封胶产品进行防霉性测试(参照标准 gb1741-2007漆膜耐霉菌性测定法)，结果如下：
[0098]
表7防霉性测试结果
[0099][0100][0101]
本发明对以上实施例制备的密封胶产品测定有害物质限量(参照标准 gb18583-2008室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量)，结果如下：
[0102]
表8有害物质限量结果
[0103]
项目总挥发性有机物g/kg技术指标≤40实施例133实施例234实施例334市售产品145市售产品248
[0104]
由以上实施例可知，本发明制备的硅烷改性聚醚密封胶产品，其物理性能和粘接性优异，还同时具有极低的密度、防火性能达到fv-0级、防霉性能 0级、有害物质限量低，并且具有低的导热系数，更加适应装配式建筑的实际需求。
[0105]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。