專利名稱：一種單組分硅烷改性聚氨酯密封膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚氨酯密封膠及其制備方法，尤其涉及一種單組分硅烷改性聚氨酯密 封膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的硅烷改性聚氨酯密封膠，采用端異氰酸酯聚氨酯預(yù)聚體與氨基硅烷偶聯(lián)劑 反應(yīng)，得到硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體，然后加入填充料、助劑制成密封膠。這類密封膠用于普 通填縫密封膠和次結(jié)構(gòu)密封膠，難以做成高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)型密封膠，并且粘度較高以及儲(chǔ)存穩(wěn) 定性難以控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有硅烷改性聚氨酯密封膠用于普通填縫密封膠和次結(jié)構(gòu)密封膠，難 以做成高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)型密封膠的不足，提供一種單組分硅烷改性聚氨酯密封膠及其制備方 法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種單組分硅烷改性聚氨酯密封膠的 制備方法包括以下步驟步驟10 將兩官能度異氰酸酯加入到兩官能度聚醚多元醇內(nèi)，在抽真空后，再填 充干燥惰性空氣的環(huán)境下加熱，通過擴(kuò)鏈制備得到主鏈中間含有氨酯基的端羥基二元醇；步驟20 將主鏈中間含有氨酯基的端羥基二元醇與含有異氰酸基的硅烷偶聯(lián)劑 按羥基與異氰酸基當(dāng)量比為1 1混合，在抽真空后，再填充干燥惰性氣體的環(huán)境下加熱反 應(yīng)而得到硅烷封端聚氨酯預(yù)聚體；步驟30 按重量百分比計(jì)將25% 80%硅烷封端聚氨酯預(yù)聚體和0 30%增 塑劑、0 45%干燥粉料、1 8%觸變劑、0.01% 催化劑、0. 5% 5%偶聯(lián)劑、0% 1. 0%抗氧劑以及0% 2. 0%紫外線吸收劑在真空下混合即可。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明單組分硅烷改性聚氨酯密封膠進(jìn)行擴(kuò)鏈增加了聚醚 鏈段的本體強(qiáng)度，具有高的力學(xué)性能，可以用作結(jié)構(gòu)密封膠和次結(jié)構(gòu)密封膠，能夠做成高強(qiáng) 度結(jié)構(gòu)型密封膠。所述步驟10中兩官能度聚醚多元醇平均分子量在1000 6000之間，兩官能度異 氰酸酯為MDI或者TDI ；兩官能度聚醚多元醇與兩官能度異氰酸酯按分子數(shù)量之比大于或 等于2 1，反應(yīng)得到平均分子量為2100 13000之間的主鏈中間含有氨酯基的端羥基二元醇。所述主鏈中間含有氨酯基的端羥基二元醇的分子中間含有氨酯基-OCONH-基團(tuán)。 主鏈中含有氨酯基能從根本上增強(qiáng)主鏈的強(qiáng)度，最終改善密封膠力學(xué)性能。所述兩官能度 MDI和TDI異氰酸酯擴(kuò)鏈劑在市場上通過商業(yè)渠道可得到。所述聚醚多元醇中分子量大小 通過其性能指標(biāo)羥值確定。MDI和TDI擴(kuò)鏈劑中官能團(tuán)NC0，則以NCO含量決定。聚醚二元 醇與MDI或TDI 二官能團(tuán)異氰酸酯比例按兩個(gè)羥基OH與一個(gè)NCO反應(yīng)，即兩個(gè)分子的聚醚二元醇與一個(gè)分子的兩官能團(tuán)異氰酸酯單體反應(yīng)形成，得到分子中含有氨酯基-0C0NH-，兩 個(gè)端基為OH羥基基團(tuán)的聚氨酯二元醇初級(jí)預(yù)聚體。這種擴(kuò)鏈后的預(yù)聚體具有更好的力學(xué) 性能。所述兩官能度聚醚多元醇為聚氧化丙烯二元醇或者聚四亞甲基二元醇。所述兩官能團(tuán)二元醇兩個(gè)分子與一個(gè)二苯基甲烷_4，4 二異氰酸酯或甲苯二異氰 酸酯反應(yīng)得到擴(kuò)鏈后的端羥基二元醇。所述聚氧化丙烯二元醇或者聚四亞甲基二元醇的平 均分子量在1000 6000之間，其可在市場上通過商業(yè)渠道購買得到。所述步驟20中含有異氰酸基的硅烷偶聯(lián)劑為3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷或 者r-異氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷。所述步驟10的反應(yīng)中加入催化劑，所述催化劑為有機(jī)錫類催化劑，其加入量為兩 官能度異氰酸酯和兩官能度聚醚多元醇總質(zhì)量的0. % 0. 5%。所述有機(jī)錫類催化劑為二月硅酸二丁基錫或者辛酸亞錫。所述催化劑的加入可以加快反應(yīng)并縮短反應(yīng)時(shí)間，也可以不需要催化劑，但溫度 需相應(yīng)提高，并且反應(yīng)時(shí)間延長。分子量低，如1000至2000的聚醚與TDI或MDI反應(yīng)可以 采用低溫，如低于80°C。高分子量如4000至6000聚醚與MDI或TDI反應(yīng)時(shí)，應(yīng)該采用高溫 如80 110°C，并且需加入催化劑。所述步驟20中擴(kuò)鏈后的含氨酯基的端羥基二元醇反應(yīng)得到后，測試其分子中NCO 含量，依據(jù)NCO的當(dāng)量加入等當(dāng)量3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷或者r-異氰酸酯基丙 基三乙氧基硅烷。為同時(shí)為使反應(yīng)充分，依原聚醚分子量大小，應(yīng)調(diào)整溫度，聚醚分子量小 者，加熱溫度控制在50 80°C之間。如果聚醚分子量較大者，溫度可以控制在90 110°C 之間。最終得到硅烷封端的聚氨酯預(yù)聚體。所述步驟10和步驟20中的惰性氣體為氮?dú)?。所述增塑劑為DINP、D0P、烷基磺酸苯酯、DBP ；所述干燥粉料為碳酸鈣和/或硫酸 鋇/硅土粉；所述催化劑為有機(jī)錫類催化劑如二月硅酸二丁基錫或者辛酸亞錫；所述偶聯(lián) 劑為氨基類偶聯(lián)劑和環(huán)氧基類偶聯(lián)劑中一種或者幾種的混合物，如N- β -氨乙基-r-氨丙 基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷或者r-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或者它們 的多種混合物；所述抗氧劑為酚類抗氧劑或者亞磷酸脂類抗氧劑或其混合物，如商品名抗 氧劑168、抗氧劑1076、DPDP、DPTP ；所述紫外線吸收劑為TINUVIN 123或者TINUVI擬92，或 其混合物；所述觸變劑為白炭黑和炭黑中一種或者兩種的混合物。所述碳酸鈣可以是輕鈣，也可以是輕鈣與重鈣的混合體，其主要是用作惰性填充 材料，降低綜合成本并改善部分加工性能，其可以在市場上通過商業(yè)渠道購買得到。所述有 機(jī)錫催化劑的作用是加快密封膠的固化速率，其可通過市場購買得到，為公認(rèn)產(chǎn)品。所述偶 聯(lián)劑是為增強(qiáng)密封膠對(duì)基材如玻璃、金屬、陶瓷、大多數(shù)塑料、大多數(shù)橡膠、木材、石材的粘 附力，其均可以在市場購買得到，所述觸變劑為增加密封膠的觸變性能，通常的有氣相白炭 黑和炭黑，此為公認(rèn)技術(shù)，但炭黑加入則顏色為黑色，其他顏色可用白炭黑和干燥非活性顏 料調(diào)配。所述抗氧劑是為了增強(qiáng)密封膠的抗氧性能而加入，以延長密封膠壽命，通?？梢约?入酚類和亞磷酸脂類或其混合物，如A-176以及DPDP、DPTP，這些均可通過市場商業(yè)渠道購 買得到。所述紫外線吸收劑以增強(qiáng)密封膠在陽光下暴曬時(shí)，抗紫外線的能力，以適度延長密 封膠的壽命，其可通過市場商業(yè)渠道購買得到。所述增塑劑的作用是調(diào)整真空混合時(shí)，密封膏體的粘度，改善加工性能和流變性能，對(duì)于所制得硅烷封端聚氨酯預(yù)聚體粘度較低時(shí)，可 以少加或不加增塑劑，對(duì)于所制得硅烷封端聚氨酯預(yù)聚體粘度較高時(shí)，可以增加增塑劑用 量，以降低粘度，改善加工性能，其可通過商業(yè)渠道購買得到。本發(fā)明還提供一種由上述單組分硅烷改性聚氨酯密封膠的制備方法制備的單組 分硅烷改性聚氨酯密封膠，該密封膠具有高的力學(xué)性能，可以用作結(jié)構(gòu)密封膠和次結(jié)構(gòu)密 封膠，能夠做成高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)型密封膠。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限 定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1取400份平均分子量為2000的聚氧化丙烯二元醇經(jīng)干燥后加入25份MDI，加入 0. 05份二月桂酸二丁基錫，抽真空充入干燥氮?dú)饧訜岬?0°C，反應(yīng)完全后，降溫到60°C以 下，加入18份r-異氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷，混合后抽真空，在50下進(jìn)行保溫，完全反 應(yīng)后得到硅烷封端聚氨酯預(yù)聚體。將上述500份硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體投入可密閉的攪拌釜中，加入烷基磺酸苯酯 150份，攪拌均勻，然后加入280份干燥的輕質(zhì)碳酸鈣超細(xì)粉末，抽真空，攪拌均勻。然后加 入0. 2份二月桂酸二丁基錫，10份N- β -氨乙基-r-氨丙基三甲氧基硅烷，5份縮水甘 油醚氧丙基三甲氧基硅烷，5份TINUVIN 123和56份氣相白炭黑R202，5份抗氧劑1076和 1份DPDP抗氧劑，抽真空，攪拌均勻。即得到均勻的密封膠膏狀體。將制成密封膠擠出，刮成1. 8 2. Omm厚的片，于23 士 2 °C和50 士 5 %濕度下養(yǎng) 護(hù)七天，按要求做應(yīng)力應(yīng)變拉伸測試。測得其拉伸強(qiáng)度為6. IMPa,斷裂伸長率為 362%，用該密封膠將陽極氧化鋁和鍍鋅鋼板按GB7IM要求做試片，厚度5mm，在23 士 2°C和 50士5%濕度養(yǎng)護(hù)15天，按50mm/min拉伸剪切試驗(yàn)，測得其剪切強(qiáng)度為3. 6MPa。實(shí)施例2取500份平均分子量為1000的聚氧化丙烯二元醇經(jīng)干燥后加入45份TDI，加入 0. 05辛酸亞錫，抽真空充入干燥氮?dú)饧訜岬?0°C，反應(yīng)完全后，降溫到60°C以下，加入110 份3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，混合后抽真空，在50°C下進(jìn)行保溫，完全反應(yīng)后得到 硅烷封端聚氨酯預(yù)聚體。將上述500份硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體投入可密閉的攪拌釜中，加入DINP30份， 攪拌均勻，然后加入200份干燥的硫酸鋇粉末，抽真空，攪拌均勻。然后加入0. 5份二月 桂酸二丁基錫，5份氨丙基三甲氧基硅烷，5份r-縮小甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，3份 TINUVIN292和30份炭黑，2份抗氧劑1076和2份DPDP抗氧劑，抽真空，攪拌均勻。即得到 均勻的密封膠膏狀體。將制成密封膠擠出，刮成1. 8 2. Omm厚的片，于23 士 2 °C和50 士 5 %濕度下養(yǎng) 護(hù)七天，按要求做應(yīng)力應(yīng)變拉伸測試。測得其拉伸強(qiáng)度為8. 6MPa,斷裂伸長率為 250%，用該密封膠將陽極氧化鋁和鍍鋅鋼板按GB71M要求做試片，厚度5mm，在23 士 2°C和 50士5%濕度養(yǎng)護(hù)15天，按50mm/min拉伸剪切試驗(yàn)，測得其剪切強(qiáng)度為3. 6MPa。實(shí)施例2
取4000份平均分子量為4000的聚氧化丙烯二元醇經(jīng)干燥后加入90份TDI，加入 0. 5辛酸亞錫，抽真空充入干燥氮?dú)饧訜岬?0°C，反應(yīng)完全后，降溫到60°C以下，加入220份 3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，混合后抽真空，在50°C下進(jìn)行保溫，完全反應(yīng)后得到硅 烷封端聚氨酯預(yù)聚體。將上述400份硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體投入可密閉的攪拌釜中，加入DINP100份，攪 拌均勻，然后加入100份干燥的硫酸鋇粉末，抽真空，攪拌均勻。然后加入0.5份二月桂酸 二丁基錫，5份氨丙基三甲氧基硅烷，5r-縮小甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，3份TINUVIN292 和40份炭黑，3份抗氧劑1076和4份DPDP抗氧劑，抽真空，攪拌均勻。即得到均勻的密封 膠膏狀體。將制成密封膠擠出，刮成1. 8 2. Omm厚的片，于23 士 2 °C和50 士 5 %濕度下養(yǎng) 護(hù)七天，按要求做應(yīng)力應(yīng)變拉伸測試。測得其拉伸強(qiáng)度為4. 5MPa,斷裂伸長率為 550%，用該密封膠將陽極氧化鋁和鍍鋅鋼板按GB71M要求做試片，厚度5mm，在23 士 2 °C和 50士5%濕度養(yǎng)護(hù)15天，按50mm/min拉伸剪切試驗(yàn)，測得其剪切強(qiáng)度為3. 5MPa。實(shí)施例4取600份平均分子量為6000的聚氧化丙烯二元醇經(jīng)干燥后加入12. 5份MDI，加入 0. 06 二月桂酸二丁基錫，抽真空充入干燥氮?dú)饧訜岬?0°C，反應(yīng)完全后，降溫到80°C以下， 加入23份r-異氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷，混合后抽真空，在50°C下進(jìn)行保溫，完全反應(yīng) 后得到硅烷封端聚氨酯預(yù)聚體。將上述50份硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體投入可密閉的攪拌釜中，加入DINP150份， 攪拌均勻，然后加入200份干燥的硫酸鋇粉末，抽真空，攪拌均勻。然后加入0. 8份二月 桂酸二丁基錫，3份氨丙基三甲氧基硅烷，3份r-縮小甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，2份 TINUVIN292和50份炭黑，5份抗氧劑1076和3份DPDP抗氧劑，抽真空，攪拌均勻。即得到 均勻的密封膠膏狀體。將制成密封膠擠出，刮成1. 8 2. Omm厚的片，于23 士 2 °C和50 士 5 %濕度下養(yǎng) 護(hù)七天，按要求做應(yīng)力應(yīng)變拉伸測試。測得其拉伸強(qiáng)度為3. 3MPa,斷裂伸長率為 700%，用該密封膠將陽極氧化鋁和鍍鋅鋼板按GB7IM要求做試片，厚度5mm，在23 士 2°C和 50士5%濕度養(yǎng)護(hù)15天，按50mm/min拉伸剪切試驗(yàn)，測得其剪切強(qiáng)度為1. 8MPa。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單組分硅烷改性聚氨酯密封膠的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以 下步驟步驟10 將兩官能度異氰酸酯加入到兩官能度聚醚多元醇內(nèi)，在抽真空后，再填充干 燥惰性空氣的環(huán)境下加熱，通過擴(kuò)鏈制備得到主鏈中間含有氨酯基的端羥基二元醇；步驟20 將主鏈中間含有氨酯基的端羥基二元醇與含有異氰酸基的硅烷偶聯(lián)劑按羥 基與異氰酸基當(dāng)量比為1 1混合，在抽真空后，再填充干燥惰性氣體的環(huán)境下加熱反應(yīng)而 得到硅烷封端聚氨酯預(yù)聚體；步驟30 按重量百分比計(jì)將25% 80%硅烷封端聚氨酯預(yù)聚體和0 30%增塑劑、 0 45%干燥粉料、1 8%觸變劑、0.01% 催化劑、0. 5% 5%偶聯(lián)劑、0% 1.0% 抗氧劑以及0% 2. 0%紫外線吸收劑在真空下混合即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單組分硅烷改性聚氨酯密封膠的制備方法，其特征在于， 所述步驟10中兩官能度聚醚多元醇平均分子量在1000 6000之間，兩官能度異氰酸酯 為MDI或者TDI ；兩官能度聚醚多元醇與兩官能度異氰酸酯按分子數(shù)量之比大于或等于 2 1，反應(yīng)得到平均分子量為2100 13000之間的主鏈中間含有氨酯基的端羥基二元醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單組分硅烷改性聚氨酯密封膠的制備方法，其特征在于，所 述兩官能度聚醚多元醇為聚氧化丙烯二元醇或者聚四亞甲基二元醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單組分硅烷改性聚氨酯密封膠的制備方法，其特征在于，所 述步驟20中含有異氰酸基的硅烷偶聯(lián)劑為3-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷或者r-異氰 酸酯基丙基三乙氧基硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單組分硅烷改性聚氨酯密封膠的制備方法，其特征在于，所 述步驟10的反應(yīng)中加入催化劑，所述催化劑為有機(jī)錫類催化劑，其加入量為兩官能度異氰 酸酯和兩官能度聚醚多元醇總質(zhì)量的0. % 0. 5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單組分硅烷改性聚氨酯密封膠的制備方法，其特征在于，所 述有機(jī)錫類催化劑為二月硅酸二丁基錫或者辛酸亞錫。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單組分硅烷改性聚氨酯密封膠的制備方法，其特征在于，所 述步驟10和步驟20中的惰性氣體為氮?dú)狻?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單組分硅烷改性聚氨酯密封膠的制備方法，其特征在于， 所述步驟30中增塑劑為DINP、D0P、烷基磺酸苯酯和DBP中一種或者幾種的混合物，所述 干燥粉料為碳酸鈣、硫酸鋇和硅土粉中的一種或者幾種的混合物，所述催化劑為有機(jī)錫類 催化劑，所述偶聯(lián)劑為氨基類偶聯(lián)劑和環(huán)氧基類偶聯(lián)劑中一種或者幾種的混合物，所述抗 氧劑為酚類抗氧劑和亞磷酸脂類抗氧劑中一種或者兩種的混合物，所述紫外線吸收劑為 TINUVIN123和TINUVIN292中一種或者兩種的混合物，所述觸變劑為白炭黑和炭黑中一種 或者兩種的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單組分硅烷改性聚氨酯密封膠的制備方法，其特征在于，所 述有機(jī)錫類催化劑為二月硅酸二丁基錫和辛酸亞錫中的一種或者幾種的混合物，所述氨基 類偶聯(lián)劑為N- β -氨乙基-r-氨丙基三甲氧基硅烷和氨丙基三甲氧基硅烷中的一種或者幾 種的混合物，所述環(huán)氧基類偶聯(lián)劑為r-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
10.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1至9任一所述的單組分硅烷改性聚氨酯密封膠的制備方法 制備的單組分硅烷改性聚氨酯密封膠。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單組分硅烷改性聚氨酯密封膠及其制備方法。所述制備方法包括以下步驟由兩官能度聚醚多元醇通過兩官能度異氰酸酯擴(kuò)鏈制備得到主鏈中間含有氨酯基的端羥基二元醇；所述主鏈中間含有氨酯基的端羥基二元醇與含有異氰酸基的硅烷偶聯(lián)劑按羥基與異氰酸基當(dāng)量比為1∶1反應(yīng)而得到硅烷封端聚氨酯預(yù)聚體；將硅烷封端聚氨酯預(yù)聚體和增塑劑、干燥粉料、催化劑、觸變劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑以及紫外線吸收劑在真空下混合即可。本發(fā)明單組分硅烷改性聚氨酯密封膠進(jìn)行擴(kuò)鏈增加了聚醚鏈段的本體強(qiáng)度，具有高的力學(xué)性能，可以用作結(jié)構(gòu)密封膠和次結(jié)構(gòu)密封膠，能夠做成高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)型密封膠。
文檔編號(hào)C09J175/08GK102146275SQ201110066198
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者余建平 申請人:余建平