技术领域
[0001] 本
发明涉及一种密封胶,具体涉及一种低模量高伸长率高触变性耐老化的密封胶及制备方法。
背景技术
[0002] 随着国民经济的快速发展,我国公路交通事业也越来越发达,每年新增公路里程约80000km。为了适应因外界因素的作用(如
温度变化)而引起的伸缩和绕曲,隧道、
桥梁、道路、机场跑道、广场等
混凝土板
块都设计有伸缩接缝。密封伸缩接缝是混凝士板块结构中的薄弱环节,若接缝密封不好,则容易让异物在缝隙中积聚,阻碍接缝的正常伸缩;另外,还会造成接缝渗
水,
软化和侵蚀地基,使板块沉降或断裂。所以必须对接缝进行密封。理想的混凝土接缝填缝密封胶应具有以下性能:与混凝土板块具有持久的粘接性能、良好的弹性和抗位移能
力、优异的耐水性、极佳的耐高低温性能以及卓越的耐
气候老化性能等;其中的耐老化和耐水性直接影响到混凝土板块结构的使用性能和使用寿命。
[0003] 目前国内使用的混凝土接缝密封材料主要有
沥青、改性沥青、预制氯丁
橡胶、聚硫和聚
氨酯。其中沥青虽价廉易得,但与混凝土的粘接性差、弹性差,高温易流淌、低温易脆裂,不耐老化,使用寿命短(约2年),而现有的能应用到公路、桥梁、高速公路、机场跑道等混凝土路面的间缝、伸缩缝的密封涂料都不具有低模量高伸长率高触变性耐老化的功能,造成成本高,使用寿命短,给人们带来不便。
发明内容
[0004] 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种低模量高伸长率高触变性耐老化的密封胶及制备方法,从而解决上述问题。
[0005] 为了解决上述技术问题,本发明提供了如下的技术方案:
[0006] 本发明提供了一种低模量高伸长率高触变性耐老化的密封胶及制备方法,包括有机
硅橡胶、填充剂、补强剂、交联剂、催化剂、
增塑剂、链增长剂、硫化促进剂、颜料、触变剂、
增粘剂、稳定剂、耐热剂和防霉剂,所述有机硅橡胶的
质量分数为15-20、所述填充剂的质量分数为10-13、所述补强剂的质量分数为7-8、所述交联剂的质量分数为5-7、所述催化剂的质量分数为6-8、所述增塑剂的质量分数为5-7、所述链增长剂的质量分数为2-3、所述硫化促进剂的质量分数为1-3、所述颜料的质量分数为1-2、所述触变剂的质量分数为3-6、所述增粘剂的质量分数为4-5、所述稳定剂的质量分数为3-4、所述耐热剂的质量分数为5-7和所述防霉剂的质量分数为4-6;
[0007] 作为本发明的一种优选技术方案,其制备方法如下:
[0008] 步骤一:按计量将所述有机硅橡胶、所述填充剂、所述补强剂和所述交联剂放入双行星搅拌釜中,进行搅拌1小时并抽成
真空;
[0009] 步骤二:搅拌抽真空1小时后依次加入计量的所述催化剂、所述增塑剂、所述链增长剂、所述硫化促进剂、所述颜料、所述触变剂、所述增粘剂、所述稳定剂、所述耐热剂和所述防霉剂,搅拌30分钟;
[0010] 步骤三:真空搅拌30分钟后转移至塑料圆桶中密封
包装。
[0011] 作为本发明的一种优选技术方案,所述有机硅橡胶采用烷
氧基封端的聚二甲基硅氧烷。
[0012] 作为本发明的一种优选技术方案,所述填充剂由40%的活性
碳酸
钙和60%的八甲基环四硅氧烷改性后的气相法
二氧化硅构成,所述活性碳酸钙由轻质碳酸钙用
硬脂酸或松香酸等处理而得,它对液体硅橡胶具有补强作用,可提高胶料
粘度并赋予触变性;所述八甲基环四硅氧烷改性后的气相法二氧化硅可达到既提高强度又不降低伸长率的目的,所述八甲基环四硅氧烷改性后的气相法二氧化硅的使用量控制在4%以下,获得低模量。
[0013] 作为本发明的一种优选技术方案,所述填充剂由40%的活性碳酸钙和60%的八甲基环四硅氧烷改性后的气相法二氧化硅构成,所述活性碳酸钙由轻质碳酸钙用硬脂酸或松香酸等处理而得,所述八甲基环四硅氧烷改性后的气相法二氧化硅可达到既提高强度又不降低伸长率的目的,所述八甲基环四硅氧烷改性后的气相法二氧化硅的使用量控制在4%以下。
[0014] 作为本发明的一种优选技术方案,所述催化剂为有机
锡化合物和有机
钛化合物的两种混合物,其比例为4比6,所述有机锡类化合物为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二辛酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二甲氧基二丁基锡和二丁基氧化锡的任意一种或多种,所述有机钛化合物为四异丙基钛酸酯、四正丁基钛酸酯、四钛、二异丙氧基-双钛和亚丙基二氧双钛的任意一种或多种。
[0015] 作为本发明的一种优选技术方案,所述增塑剂由两类增塑剂组成,分别为第一增塑剂和第二增塑剂,所述第一增塑剂为三官能聚硅氧烷低聚物,粘度控制在15-300cps;所述第二增塑剂为线形有机聚硅氧烷,其羟基含量小于0.6wt%,适宜的添加量为5-15phr,还需加入10-50phr的第二增塑剂线形有机聚硅氧烷,使粘度控制在10-1000cp。
[0016] 作为本发明的一种优选技术方案,所述交联剂为氨氧基硅烷,所述链增长剂为甲基乙烯基二N-甲基乙酰胺基硅烷,当
基础聚合物在25摄氏度的粘度为8000cp或者小于8000cp时,所述氨氧基硅烷和所述甲基乙烯基二N-甲基乙酰胺基硅烷加入量之比应为1:
19-1:23;而当基础聚合物在25摄氏度的粘度大于8000cp时,加入量之比为1:4-1:1.2;所述氨氧基硅烷的加入量在2.5-10phr,且不能超过所述甲基乙烯基二N-甲基乙酰胺基硅烷的量。
[0017] 作为本发明的一种优选技术方案,该胶水采用复合硫化交联剂制得高伸长率的酰胺羟胺型胶水,在双酰胺基硅氧烷和多氨氧基硅氧烷的硫化交联体系中引入一元醇,从而使交联体系成为硫化活性适中的复合硫化交联休系;选用质量比为3:1的酰胺基硅烷和
酮肟基硅烷的混合物为复合硫化交联剂制得酰胺酮肟型高伸长率密封胶。
[0018] 作为本发明的一种优选技术方案,所述防霉剂为二碘甲基对甲基苯砜,所述二碘甲基对甲基苯砜为浅灰色或棕黄色细碎微粒,与汞型防霉
杀菌剂并用制成混合药剂,为一种防霉剂。
[0019] 作为本发明的一种优选技术方案,所述增粘剂分为水性增粘乳液、水性增粘
树脂和水性增粘粉的任意一种;所述耐热剂主要成分稀土
纳米材料。
[0020] 本发明所达到的有益效果是:该装置是一种低模量高伸长率高触变性耐老化的密封胶及制备方法,该密封胶具有低模量、高弹性、优良的粘附力以及在低
应力下高伸长率的特性,特别适应于
高层建筑、大型混凝土设施接缝的特殊工程要求,如大跨度形变位移伸缩接缝的嵌缝等,具有优异的粘接性能、低应力下高形变性能以及优异的耐高低温、耐水、耐老化等性能;用作公路、桥梁、高速公路、机场跑道等混凝土路面的间缝、伸缩缝的嵌缝密封时,要求能够保持30年不龟裂、不变脆、不变质的优越耐久性能。
具体实施方式
[0021] 以下对本发明的优选
实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
[0022] 本发明提供一种低模量高伸长率高触变性耐老化的密封胶及制备方法,包括有机硅橡胶、填充剂、补强剂、交联剂、催化剂、增塑剂、链增长剂、硫化促进剂、颜料、触变剂、增粘剂、稳定剂、耐热剂和防霉剂,有机硅橡胶的质量分数为15-20、填充剂的质量分数为10-13、补强剂的质量分数为7-8、交联剂的质量分数为5-7、催化剂的质量分数为6-8、增塑剂的质量分数为5-7、链增长剂的质量分数为2-3、硫化促进剂的质量分数为1-3、颜料的质量分数为1-2、触变剂的质量分数为3-6、增粘剂的质量分数为4-5、稳定剂的质量分数为3-4、耐热剂的质量分数为5-7和防霉剂的质量分数为4-6;
[0023] 其制备方法如下:
[0024] 步骤一:按计量将有机硅橡胶、填充剂、补强剂和交联剂放入双行星搅拌釜中,进行搅拌1小时并抽成真空;
[0025] 步骤二:搅拌抽真空1小时后依次加入计量的催化剂、增塑剂、链增长剂、硫化促进剂、颜料、触变剂、增粘剂、稳定剂、耐热剂和防霉剂,搅拌30分钟;
[0026] 步骤三:真空搅拌30分钟后转移至塑料圆桶中密封包装。
[0027] 有机硅橡胶采用烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷;填充剂由40%的活性碳酸钙和60%的八甲基环四硅氧烷改性后的气相法二氧化硅构成,活性碳酸钙由轻质碳酸钙用硬脂酸或松香酸等处理而得,它对液体硅橡胶具有补强作用,可提高胶料粘度并赋予触变性;八甲基环四硅氧烷改性后的气相法二氧化硅可达到既提高强度又不降低伸长率的目的,八甲基环四硅氧烷改性后的气相法二氧化硅的使用量控制在4%以下,获得低模量;催化剂为有机锡化合物和有机钛化合物的两种混合物,其比例为4比6,有机锡类化合物为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二辛酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二甲氧基二丁基锡和二丁基氧化锡的任意一种或多种,有机钛化合物为四异丙基钛酸酯、四正丁基钛酸酯、四钛、二异丙氧基-双钛和亚丙基二氧双钛的任意一种或多种;增塑剂由两类增塑剂组成,分别为第一增塑剂和第二增塑剂,第一增塑剂为三官能聚硅氧烷低聚物,除具有降低模量外,还具有增粘剂的作用,粘度控制在15-300cps;第二增塑剂为线形有机聚硅氧烷,为保证其最终产物交联度最小,要求其羟基含量小于0.6wt%,因其三官能团能参与交联反应,其过量添加会导致密封材料的交联度过高反而会降低弹性;适宜的添加量为5-15phr,为进步降低模量,还需加入
10-50phr的第二增塑剂线形有机聚硅氧烷,使粘度控制在10-1000cp;交联剂为氨氧基硅烷,链增长剂为甲基乙烯基二N-甲基乙酰胺基硅烷,为获得低模量、高延伸率的有机硅密封材料,当基础聚合物在25摄氏度的粘度为8000cp或者小于8000cp时,氨氧基硅烷和甲基乙烯基二N-甲基乙酰胺基硅烷加入量之比应为1:19-1:23;而当基础聚合物在25摄氏度的粘度大于8000cp时,加入量之比为1:4-1:1.2;氨氧基硅烷的加入量在2.5-10phr,且不能超过甲基乙烯基二N-甲基乙酰胺基硅烷的量;该胶水采用复合硫化交联剂制得高伸长率的酰胺羟胺型胶水,在双酰胺基硅氧烷和多氨氧基硅氧烷的硫化交联体系中引入一元醇,从而使交联体系成为硫化活性适中的复合硫化交联休系;选用质量比为3:1的酰胺基硅烷和酮肟基硅烷的混合物为复合硫化交联剂制得酰胺酮肟型高伸长率密封胶;防霉剂为二碘甲基对甲基苯砜,二碘甲基对甲基苯砜为浅灰色或棕黄色细碎微粒,对于霉菌抑制能力强,毒性低;与汞型防霉杀菌剂并用制成混合药剂,对材料起到完全保护作用,成为一种抗霉、抗藻和耐细菌的理想防霉剂;增粘剂分为水性增粘乳液、水性增粘树脂和水性增粘粉的任意一种;耐热剂主要成分稀土纳米材料,表面活性高,很容易均匀分散在有机硅聚合物中;具有宏观量子效应等特征,能滲入到高分子链内,增强分子的
稳定性;由于稀土元素具有
原子半径大、络和能力强,对Si具有特殊的络合效应,能够增加有机硅材料的交联
密度和分子链间的稳定性,使得材料的耐热性、耐油、强度、抗撕裂性、
耐磨性得到大幅度改善;促进硫化、吸收和屏蔽紫外线
辐射的功能,使产品更耐老化。
[0028] 性能测试:
[0029] 拉伸强度和断裂伸长率:根据标准GB/rr 528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶
拉伸应力应变性能的测定》中的方法制备测试用胶片,胶片厚度为(2±0.2)mm;在标准条件下
固化7d后,制成
哑铃型试件,采用拉力试验机测试试件的拉伸强度和断裂伸长率,拉伸速度设定为500m每min。挤出性、表干时间和弹性恢复率:按照标准GB/111 3477《建筑密封材料试验方法》中的方法进行测试。邵氏硬度:按照标准GB/r11 531.1—2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分:邵氏硬度计法(邵尔硬度)》中的方法进行测试。拉伸粘结性和定伸粘结性:按JC/T 88 1—2001《混凝土建筑接缝用密封胶》中的方法进行测试。
[0030] 实施例1
[0031] 配方及其比例:
[0032] 有机硅橡胶的质量分数为15、填充剂的质量分数为10、补强剂的质量分数为7、交联剂的质量分数为5、催化剂的质量分数为6、增塑剂的质量分数为5、链增长剂的质量分数为2、硫化促进剂的质量分数为1、颜料的质量分数为1、触变剂的质量分数为3、增粘剂的质量分数为4、稳定剂的质量分数为3、耐热剂的质量分数为5和防霉剂的质量分数为4;其制备方法:
[0033] 步骤一:按计量将有机硅橡胶、填充剂、补强剂和交联剂放入双行星搅拌釜中,进行搅拌1小时并抽成真空;
[0034] 步骤二:搅拌抽真空1小时后依次加入计量的催化剂、增塑剂、链增长剂、硫化促进剂、颜料、触变剂、增粘剂、稳定剂、耐热剂和防霉剂,搅拌30分钟;
[0035] 步骤三:真空搅拌30分钟后转移至塑料圆桶中密封包装。
[0036] 性能测试:
[0037]
[0038]
[0039] 实施例2
[0040] 配方及其比例:
[0041] 有机硅橡胶的质量分数为18、填充剂的质量分数为11、补强剂的质量分数为7.5、交联剂的质量分数为6、催化剂的质量分数为7、增塑剂的质量分数为6、链增长剂的质量分数为2.5、硫化促进剂的质量分数为2、颜料的质量分数为1.5、触变剂的质量分数为4、增粘剂的质量分数为4.5、稳定剂的质量分数为3.5、耐热剂的质量分数为6和防霉剂的质量分数为5;其制备方法:
[0042] 步骤一:按计量将有机硅橡胶、填充剂、补强剂和交联剂放入双行星搅拌釜中,进行搅拌1小时并抽成真空;
[0043] 步骤二:搅拌抽真空1小时后依次加入计量的催化剂、增塑剂、链增长剂、硫化促进剂、颜料、触变剂、增粘剂、稳定剂、耐热剂和防霉剂,搅拌30分钟;
[0044] 步骤三:真空搅拌30分钟后转移至塑料圆桶中密封包装。
[0045] 性能测试:
[0046]序号 项目 试验结果
1 拉伸强度 合格
2 断裂伸长率 合格
3 邵氏硬度 合格
4 拉伸模量 合格
5 表干时间 合格
[0047] 实施例3
[0048] 配方及其比例:
[0049] 有机硅橡胶的质量分数为20、填充剂的质量分数为13、补强剂的质量分数为8、交联剂的质量分数为7、催化剂的质量分数为8、增塑剂的质量分数为7、链增长剂的质量分数为3、硫化促进剂的质量分数为3、颜料的质量分数为2、触变剂的质量分数为6、增粘剂的质量分数为5、稳定剂的质量分数为4、耐热剂的质量分数为7和防霉剂的质量分数为6;其制备方法:
[0050] 步骤一:按计量将有机硅橡胶、填充剂、补强剂和交联剂放入双行星搅拌釜中,进行搅拌1小时并抽成真空;
[0051] 步骤二:搅拌抽真空1小时后依次加入计量的催化剂、增塑剂、链增长剂、硫化促进剂、颜料、触变剂、增粘剂、稳定剂、耐热剂和防霉剂,搅拌30分钟;
[0052] 步骤三:真空搅拌30分钟后转移至塑料圆桶中密封包装。
[0053] 性能测试:
[0054]序号 项目 试验结果
1 拉伸强度 合格
2 断裂伸长率 合格
3 邵氏硬度 合格
4 拉伸模量 合格
5 表干时间 合格
[0055] 最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。