一种低成本环保免钉胶及其制备方法
阅读：1042发布：2020-06-29
专利汇可以提供一种低成本环保免钉胶及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种低成本环保免钉胶及其制备方法；以 质量 分数计，原料配方组成包括：MS 树脂 100、 增塑剂 20～50、纳米 碳 酸 钙 100～160、 钛 白粉30～60、气相白 炭黑 5～13、 偶联剂 2～3、除 水 剂3～4、催化剂1～2；制备时，将MS树脂和 蓖麻油 混合，加入0～2份除水剂，70～120℃ 真空 搅拌1.5～2h；加入干燥好的纳米碳酸钙及钛白粉，加入0～2份的除水剂，搅拌及分散0.5～1h；降温至40～45℃，添加1～3份除水剂，气相白炭黑、催化剂和偶联剂，真空搅拌，出料。本发明免钉胶相较于同类型的产品成本更低且十分环保，同时拥有优良的粘结性能和耐高温性能， 力 学性能优异。，下面是一种低成本环保免钉胶及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种低成本环保免钉胶，其特征在于，以质量分数计，其原料配方组成包括：
MS树脂100份
增塑剂蓖麻油20～50份
纳米碳酸钙100～160份
钛白粉30～60份
气相白炭黑5～13份
偶联剂2～3份
除水剂3～4份
催化剂1～2份
所述的MS树脂是硅氧烷封端的改性聚醚，其结构式如下：
其中m是10～1000的整数，R和R’是甲基或者乙基；
所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、异辛酸锡和双(乙酰丙酮酸)二丁基锡中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的低成本环保免钉胶，其特征在于：所述的偶联剂为KH‐792、KH‐
550和KH‐560中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的低成本环保免钉胶，其特征在于：所述的除水剂为乙烯基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的低成本环保免钉胶，其特征在于：所述的触变剂为气相白炭黑。
5.根据权利要求1所述的低成本环保免钉胶，其特征在于：以质量分数计，所述的原料配方组成还包括重质碳酸钙0～60份。
6.权利要求1所述的低成本环保免钉胶的制备方法，其特征在于：将MS树脂和蓖麻油混合，加入0～2份除水剂，70～120℃真空搅拌1.5～2h；然后加入干燥好的纳米碳酸钙及钛白粉，加入0～2份的除水剂，搅拌及分散0.5～1h；降温至40～45℃，添加1～3份除水剂，加入全部的气相白炭黑、催化剂和偶联剂，真空搅拌出料，得低成本环保免钉胶；以质量分数计，三次除水剂的用量之和为3～4份。
7.根据权利要求6所述的低成本环保免钉胶的制备方法，其特征在于：原料配方中包括重质碳酸钙时，重质碳酸钙与纳米碳酸钙及钛白粉一起加入。
8.根据权利要求6所述的低成本环保免钉胶的制备方法，其特征在于：所述的MS树脂和蓖麻油混合在行星搅拌机中进行，搅拌速度为50～70r/min，分散速度为600～800r/min。
9.根据权利要求6所述的低成本环保免钉胶的制备方法，其特征在于：所述的真空搅拌出料的时间为10～20min，温度为40～45℃，搅拌速度为30～40r/min。
一种低成本环保免钉胶及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及免钉胶技术领域，具体涉及一种低成本环保免钉胶及其制备方法。
背景技术
[0002] 现今社会污染日趋严重，各行各业产生了大量污染物，导致青山绿水不再。因此人们对于环境的治理尤为关注，各国政府也在不遗余力地和污染作斗争。其中一个重要的领域就是材料领域。研究环保无污染的新型材料是从根源上治理环境污染的一个重要手段。
[0003] 目前，市场上的免钉胶种类多种多样，但大多是溶剂型免钉胶，包括：溶剂型SBS橡胶免钉胶、溶剂型苯乙烯橡胶免钉胶、溶剂型氯丁橡胶免钉胶等，可是此类免钉胶由于含有大量有毒有害溶剂，既污染环境又危害人体的健康。在日益倡导环保的今天，其将很快被市场淘汰。
[0004] 由MS树脂制备的MS免钉胶与传统的溶剂型免钉胶相比具有更好的耐候性和耐久性及优良的粘接性能、可涂饰性，且生产过程中不使用有机溶剂，因此对人体和环境无害，生产工艺简单，粘接基材范围广泛。传统的MS免钉胶使用的增塑剂是邻苯二甲酸酯类物质，而此类增塑剂易产生VOC，十分不符合如今的环保要求。另外有研究者使用聚醚多元醇作为MS免钉胶的增塑剂，这类增塑剂虽然达到了环保的要求，但是MS免钉胶的耐热性和粘接性能上受到很大影响。因此寻找一种既能满足环保要求，又要使相关性能满足使用要求的增塑剂势在必行，在我国经济的飞速发展的今天将大有可为。
[0005] 蓖麻油在改性聚氨酯材料领域已有研究，如中国发明专利申请CN107353393A公开了一种蓖麻油改性聚氨酯树脂及其制备方法，此发明由于蓖麻油的使用大大提高了聚氨酯树脂的耐热性能；中国发明专利申请CN106753187A公开了一种蓖麻油改性的耐热型聚碳酸酯型水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法，此发明解决了聚醚分子不耐热的问题，使材料具有更好的耐热性和粘接性。但上述现有技术中蓖麻油的作用主要是提高聚氨酯树脂的耐热性作用比较单一，主要是针对聚氨酯材料。
发明内容
[0006] 本发明的目的是用蓖麻油代替传统的邻苯二甲酸酯类作为增塑剂，达到降低有害挥发性有机物的产生，满足环保的要求，提出一种低成本环保免钉胶及其制备方法，所得环保免钉胶不仅耐热性能提升，而且粘接性能、力学性能具有明显的提升，综合性能优异。
[0007] 本发明发现，蓖麻油用作改性MS树脂改性制备MS免钉胶时，不但明显改善其耐热和粘接性能，而且还能调节MS免钉胶的力学性能，力学性能的改进对于免钉胶的使用至关重要，而且可以根据免钉胶使用领域的不同调节其硬度、以及拉伸强度等力学性能，以满足使用要求。
[0008] 本发明用蓖麻油代替传统硅烷改性聚醚免钉胶生产过程中所使用的邻苯二甲酸酯类作为增塑剂，大大降低VOC成分的生成，对于环保十分有益。且蓖麻油来源广泛，价格比邻苯二甲酸酯类增塑剂和聚醚多元醇类增塑剂都要低，因此生产成本降低。和十分符合环保要求的聚醚多元醇类增塑剂相比，蓖麻油体系的MS免钉胶在粘接性能和耐热性能上有更佳的表现，弥补了聚醚多元醇类增塑剂在这方面的不足，对环保免钉胶的发展大有帮助。
[0009] 本发明目的通过如下技术方案实现：
[0010] 一种低成本环保免钉胶，以质量分数计，其原料配方组成包括：
[0011] MS树脂 100份
[0012] 增塑剂蓖麻油 20～50份
[0013] 纳米碳酸钙 100～160份
[0014] 钛白粉 30～60份
[0015] 气相白炭黑 5～13份
[0016] 偶联剂 2～3份
[0017] 除水剂 3～4份
[0018] 催化剂 1～2份
[0020]
[0021] 其中m是10～1000的整数，R和R’是甲基或者乙基；
[0023] 为进一步实现本发明目的，优选地，所述的偶联剂为KH‐792(N‐(β‐氨乙基)‐γ‐氨丙基三甲氧基硅烷)、KH‐550(γ―氨丙基三乙氧基硅烷)、KH‐560(γ‐缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)中的一种或多种。
[0024] 优选地，所述的除水剂为A‐171(乙烯基三甲氧基硅烷)。
[0025] 优选地，所述的触变剂为气相白炭黑。
[0026] 优选地，以质量分数计，所述的原料配方组成还包括重质碳酸钙0～60份。
[0027] 所述的低成本环保免钉胶的制备方法：将MS树脂和蓖麻油混合，加入0～2份除水剂，70～120℃真空搅拌1.5～2h；然后加入干燥好的纳米碳酸钙及钛白粉，加入0～2份的除水剂，搅拌及分散0.5～1h；降温至40～45℃，添加1～3份除水剂，加入全部的气相白炭黑、催化剂和偶联剂，真空搅拌出料，得低成本环保免钉胶；以质量分数计，三次除水剂的用量之和为3～4份。
[0028] 优选地，原料配方中包括重质碳酸钙时，重质碳酸钙与纳米碳酸钙及钛白粉一起加入。
[0029] 优选地，所述的MS树脂和蓖麻油混合在行星搅拌机中进行，搅拌速度为50～70r/min，分散速度为600～800r/min。
[0031] 相对于现有技术，本发明的优点在于：
[0032] 1)本发明制备的密封胶以蓖麻油作为增塑剂，无挥发性有害物质产生且原料价格低廉降低生产成本。而现有技术人员普遍认为，蓖麻油的颜色是黄色，做出来的免钉胶颜色是淡黄的，而免钉胶大量使用在建筑上，建筑上颜色白色要求较为普遍，一般不能接受颜色为黄色，因此现有技术中免钉胶尚未发现用蓖麻油作为增塑剂；但是本发明发现使用钛白粉作为颜料，可以调节免钉胶的颜色，避免黄色的影响，得到白色免钉胶外观。
[0033] 2、本发明发现免钉胶由于蓖麻油的引入，不但提高了免钉胶的耐热性，更主要是提高了免钉胶对各种材料具有的粘接性，并可以调节免钉胶的力学性能，制备出综合性能优异的免钉胶；可能是由于蓖麻油本身是一个耐热性很好的材料在500～600℃高温下也不会发生变质，改性制备的免钉胶耐热性也会提高，而且蓖麻油的多官能团性可以提高免钉胶体系的交联密度从而提高粘接性能和改善力学性能。
[0035] 图1为实施例1所得低成本环保免钉胶的热失重图。
具体实施方式
[0036] 为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但是本发明的实施方式不限于此。
[0037] 实施例1
[0038] 一种低成本环保免钉胶的制备方法，包括以下步骤：
[0039] (1)以质量分数计，将100份MS树脂、50份蓖麻油、1份除水剂加入到行星搅拌机中，70℃真空搅拌1.5h，搅拌速度为65r/min；其中除水剂是A‐171。
[0040] (2)以质量分数计，加入预先干燥好的120份纳米碳酸钙和40份重质碳酸钙及30份钛白粉，加入1份除水剂，70℃搅拌及分散0.5h，搅拌速度65r/min，分散速度650r/min。
[0041] (3)以质量分数计，降温至40‐45℃，添加1份除水剂，10份气相白炭黑，催化剂二月桂酸二丁基锡和偶联剂KH‐792，真空搅拌10min，搅拌速度是30r/min，温度是40℃，迅速出料得到胶料成品，外观颜色是白色。
[0042] 经测试MS/蓖麻油免钉胶性能如下：表干时间28min，邵A硬度52，拉伸强度2.625MPa,断裂伸长率135％，粘接强度2.781MPa。
[0043] 1、表干时间：按GB/T 13477.5-2003测试。在(25±2)℃、(55±5)％RH条件下，在干净的玻璃板上涂上适量的密封胶，厚度约2mm，每隔1min用手指轻触胶面，至不粘手的时间即为表干时间；
[0044] 2、拉伸强度及断裂伸长率：按GB/T 528-1998测试。将模具放置箔纸上，用胶枪将密封胶注入模具里，用刮刀刮平，去掉多余的密封胶，从箔纸上取下模具，胶层厚度为2.5～3.0mm，在温度(23±5)℃、(55±5)％RH的条件下固化7d，取出胶片，将其切成规定尺寸的哑铃形试片。以500mm/min的拉伸速度，测试常温拉伸强度和伸长率；
[0045] 3、硬度：按GB/T 531-1999测试；
[0046] 4、粘接强度：GB/T 7124-2008测试。标准试样的搭接长度(10.0±0.5)mm，粘接层厚度为(1±0.2)mm。钢试片需用No.3刚玉砂布均匀打磨用乙酸乙酯擦干净，于105～110℃烘干，放入干燥器中备用。试片用胶粘接后需在温度(23±5)℃、(55±5)％RH的条件下固化14d后进行测试。
[0047] 蓖麻油在MS免钉胶中的加入取代邻苯二甲酸酯类物质作为增塑剂实现了环保目的，代替现有的聚醚多元醇类环保增塑剂改善其在耐热性能和粘接性能上的不足。
[0048] 实施例2
[0049] 一种低成本环保免钉胶的制备方法，包括以下步骤：
[0050] (1)以质量分数计，将100份MS树脂、40份蓖麻油、1份除水剂加入到行星搅拌机中，70℃真空搅拌1.5h，搅拌速度为65r/min；其中除水剂是A‐171。
[0051] (2)以质量分数计，加入预先干燥好的160份纳米碳酸钙和40份钛白粉，加入1份除水剂，70℃搅拌及分散0.5h，搅拌速度60r/min,分散速度600r/min。
[0052] (3)以质量分数计，降温至40‐45℃，添加1份除水剂，10份气相白炭黑，催化剂二月桂酸二丁基锡和偶联剂KH‐792，真空搅拌10min，搅拌速度是35r/min，温度是40℃，迅速出料得到胶料成品，外观颜色是白色。
[0053] 免钉胶的表干时间36min，邵A硬度50，拉伸强度2.329MPa，断裂伸长率177％，粘接强度2.315MPa。
[0054] 实施例3
[0055] 一种低成本环保免钉胶的制备方法，包括以下步骤：
[0056] (1)以质量分数计，将100份MS树脂、30份蓖麻油、1份除水剂加入到行星搅拌机中，70℃真空搅拌1.5h，搅拌速度为70r/min，分散速度700r/min；其中除水剂是A‐171。
[0057] (2)以质量分数计，加入预先干燥好的160份纳米碳酸钙和50份钛白粉，加入1份除水剂，70℃搅拌及分散0.5h，搅拌速度60r/min,分散速度600r/min。
[0058] (3)以质量分数计，降温至40‐45℃，添加1份除水剂，10份气相白炭黑，催化剂二月桂酸二丁基锡和偶联剂KH‐792，真空搅拌10min，搅拌速度是40r/min，温度是40℃，迅速出料得到胶料成品，外观颜色是亮白色。
[0059] 免钉胶的表干时间45min，邵A硬度47，拉伸强度2.425MPa，断裂伸长率188％，粘接强度2.437MPa。
[0060] 实施例4
[0061] 一种低成本环保免钉胶的制备方法，包括以下步骤：
[0062] (1)以质量分数计，将100份MS树脂、20份蓖麻油、1份除水剂加入到行星搅拌机中，70℃真空搅拌1.5h，搅拌速度为65r/min，分散速度650r/min；其中除水剂是A‐171。
[0063] (2)以质量分数计，加入预先干燥好的140份纳米碳酸钙和20份重质碳酸钙及30份钛白粉，加入1份除水剂，70℃搅拌及分散0.5h，搅拌速度60r/min,分散速度600r/min。
[0064] (3)以质量分数计，降温至40‐45℃，添加1份除水剂，10份气相白炭黑，催化剂二月桂酸二丁基锡和偶联剂KH‐792，真空搅拌10min，搅拌速度是40r/min，温度是42℃，迅速出料得到胶料成品，外观颜色是白色。
[0065] 免钉胶的表干时间45min，邵A硬度54，拉伸强度2.582MPa，断裂伸长率164％，粘接强度2.482MPa。
[0066] 实施例5
[0067] 一种低成本环保免钉胶的制备方法，包括以下步骤：
[0068] (1)以质量分数计，将100份MS树脂、30份蓖麻油、1份除水剂加入到行星搅拌机中，70℃真空搅拌1.5h，搅拌速度为65r/min；其中除水剂是A‐171。
[0069] (2)以质量分数计，加入预先干燥好的100份纳米碳酸钙和50份重质碳酸钙及40份钛白粉，加入1份除水剂，70℃搅拌及分散0.5h，搅拌速度70r/min,分散速度700r/min。
[0070] (3)以质量分数计，降温至40‐45℃，添加1份除水剂，10份气相白炭黑，催化剂双(乙酰丙酮酸)二丁基锡和偶联剂KH‐792，真空搅拌10min，搅拌速度是40r/min，温度是41℃，迅速出料得到胶料成品，外观颜色是亮白色。
[0071] 免钉胶的表干时间31min，邵A硬度58，拉伸强度2.677MPa，断裂伸长率151％，粘接强度2.489MPa。
[0072] 实施例6
[0073] 一种低成本环保免钉胶的制备方法，包括以下步骤：
[0074] (1)以质量分数计，将100份MS树脂、30份蓖麻油、1份除水剂加入到行星搅拌机中，70℃真空搅拌1.5h，搅拌速度为65r/min；其中除水剂是A‐171。
[0075] (2)以质量分数计，加入预先干燥好的140份纳米碳酸钙和60份钛白粉，加入1份除水剂，70℃搅拌及分散0.5h，搅拌速度70r/min,分散速度700r/min.
[0076] (3)以质量分数计，降温至40‐45℃，添加1份除水剂，5份气相白炭黑，催化剂双(乙酰丙酮酸)二丁基锡和偶联剂KH‐550，真空搅拌10min，搅拌速度是30r/min，温度是40℃，迅速出料得到胶料成品，外观颜色亮白色。
[0077] 免钉胶的表干时间20min，邵A硬度44，拉伸强度2.261MPa，断裂伸长率174％，粘接强度2.268MPa。
[0078] 实施例7
[0079] 一种低成本环保免钉胶的制备方法，包括以下步骤：
[0080] (1)以质量分数计，将100份MS树脂、30份蓖麻油、1份除水剂加入到行星搅拌机中，70℃真空搅拌1.5h，搅拌速度为65r/min；其中除水剂是A‐171。
[0081] (2)以质量分数计，加入预先干燥好的130份纳米碳酸钙和30份重质碳酸钙及50份钛白粉，加入1份除水剂，70℃搅拌及分散0.5h，搅拌速度70r/min,分散速度700r/min。
[0082] (3)以质量分数计，降温至40‐45℃，添加1份除水剂，5份气相白炭黑，催化剂双(乙酰丙酮酸)二丁基锡和偶联剂KH‐550，真空搅拌10min，搅拌速度是35r/min，温度是40℃，迅速出料得到胶料成品，外观颜色是亮白色。
[0083] 以质量分数计，免钉胶的表干时间18min，邵A硬度49，拉伸强度2.672MPa，断裂伸长率149％，粘接强度2.653MPa。
[0084] 实施例8
[0085] 将实例1制备的MS免钉胶在标准条件下固化7天，使用热失重曲线判断免钉胶的耐热性能。使用TGAR5000IR测试免钉胶的热失重曲线，称取10mg左右的样品放入坩埚中，氮气氛围下热流速率10K/min，温度范围30～900℃。
[0086] 图1是以实施例1免钉胶制备方法所得的MS/聚醚多元醇类免钉胶和MS/蓖麻油免钉胶的热失重曲线对比图。各个曲线代表的是：MS/PPG2000是由PPG2000作为增塑剂制备的MS免钉胶的热失重曲线图；MS/蓖麻油是由蓖麻油作为增塑剂制备的MS免钉胶的热失重曲线图；MS/聚醚330是由聚醚330作为增塑剂制备的MS免钉胶的热失重曲线图；MS/PPG3000是由PPG3000作为增塑剂制备的MS免钉胶的热失重曲线图。
[0087] 由图1曲线可知：MS/聚醚多元醇类免钉胶的起始分解温度在340℃左右，而MS/蓖麻油免钉胶的起始分解温度是380℃，此外最快分解温度前者是381℃后者是405℃，因此MS/蓖麻油免钉胶的耐热性更好。在粘接性能上，MS/蓖麻油免钉胶的粘接强度是2.781MPa，MS/PPG2000免钉胶是1.873MPa，MS/PPG3000免钉胶是2.512MPa，MS/聚醚330免钉胶是2.487MPa，因此MS/蓖麻油免钉胶的粘接性能更佳。可见蓖麻油用作本发明体系的增塑剂使MS免钉胶的耐热性能和粘接性能得到明显改善，尤其是蓖麻油可以调节免钉胶的力学性能，制备出综合性能优异的免钉胶，满足不同领域的使用要求。
[0088] 本发明的实施方式不受所述实施例的限制，在未背离本发明的精神实质与原理下所作的任何改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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