專利名稱：聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯ipn密封膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及密封膠技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種聚硅氧烷硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠。
背景技術(shù)：
密封膠是用來填充孔洞、接頭或接縫等空隙的材料，其固化后能與被填充物形成整體，具有防水、防風、防震、隔音及保溫等功能。密封膠又可分為非彈性和彈性密封膠，彈性密封膠因具有密封和粘接雙重功能，已經(jīng)成為密封材料的主體。目前，液態(tài)聚硫橡膠、硅酮膠及聚氨酯密封膠是市場上占主導(dǎo)地位的三大彈性密封膠，其中聚氨酯密封膠有優(yōu)異的低溫彈性、耐疲勞性、耐磨性及耐化學(xué)性，且價格一般比前兩種密封膠低，因此開發(fā)新品種聚氨酯密封膠有重要意義?；ゴ┚W(wǎng)絡(luò)聚合物(Interpenetrating Polymer Networks, IPN)是兩種或兩種交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)通過互穿及機械纏結(jié)形成的聚合物合金，IPN往往具有兩種或兩種以上均聚物的特點，起到優(yōu)勢互補作用。在一定條件下，IPN的拉伸強度、斷裂延伸率、硬度、沖擊強度和耐熱性等可以同時高于單一聚合物組份。聚硅氧烷有優(yōu)異的耐候性、耐水性及熱穩(wěn)定性，人們嘗試在聚氨酯基礎(chǔ)上利用IPN技術(shù)引入聚硅氧烷。但是聚硅氧烷與聚氨酯的溶解度參數(shù)分別為7.5和11.3，是一個典型的不相容體系。目前報道較多的是采用相容劑或與聚氨酯溶解度參數(shù)較近的聚硅氧烷來改善體系的相容性。硅烷化聚氨酯不含游離的-NCO基團，固化后無氣體放出，是密封膠研制的一個重要方向。蓖麻油分子鏈含有三個羥基，可用來制備交聯(lián)密度高的聚氨酯材料。將硅烷化蓖麻油聚氨酯與聚硅氧烷制備IPN，硅烷化蓖麻油聚氨酯分子鏈末端的烷氧基團在濕氣中會水解產(chǎn)生-SiOH，會部分參與羥基硅油-正硅酸乙酯的交聯(lián)反應(yīng)，有效改善體系的相容性，增強膠膜的力學(xué)性能，但是目前沒有聚硅氧烷/硅烷化聚氨酯IPN的相關(guān)報道。`
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是:針對上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，該密封膠環(huán)保，存儲期長，具有優(yōu)異的耐溫性、耐水性、較高的的拉伸強度及斷裂延伸率。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案:
本發(fā)明提供的聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，由A、B、C三組份組成，使用時只需將A、B、C三組份按100:60 80:8 10質(zhì)量比混合均勻，即得聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠。A組份包括:100份甲苯-2，4- 二異氰酸酯、180 250份脫水蓖麻油、30 40份溶劑及0.5 2份氨基硅烷。B組份包括:100份羥基硅油、0.8 1.5份結(jié)構(gòu)控制劑及100 150份填料。C組份包括:8 10份正硅酸乙酯及0.5 I份的錫類催化劑，均為質(zhì)量份數(shù)。所述A組份的制備方法可以是:蓖麻油在110°C真空脫水2h ;取脫水蓖麻油加入到充滿氮氣的真空攪拌釜內(nèi)，緩慢滴入稱量好的甲苯-2，4- 二異氰酸酯及溶劑，攪拌均勻，升溫至70°C反應(yīng)2.5h ;降溫至30°C加入氨基硅烷，攪拌均勻，每隔半小時測定-NCO含量至-NCO基團全部消失，將產(chǎn)物真空脫泡后倒入干燥的充滿氮氣保護的容器，密封保存。所述B組份的制備方法可以是:將填料與結(jié)構(gòu)控制劑在80°C真空干燥4h ;在真空攪拌釜中加入羥基硅油、結(jié)構(gòu)控制劑及填料，室溫下攪拌均勻出料，密封保存。所述C組份的制備方法可以是:將稱量好的正硅酸乙酯、錫類催化劑攪拌均勻出料，密封保存。所述溶劑可以為鄰苯二甲酸二丁酯、二甲苯、乙酸乙酯及四氯化碳中的一種或幾種的混合物。所述氨基硅烷可以為Y-氨丙基三乙氧基硅烷，Y-氨丙基三甲氧基硅烷，Ν-( β -氨乙基)-Y -氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一種。所述結(jié)構(gòu)控制劑可以為六甲基二硅氮烷、二苯基硅二醇、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基~■甲氧基娃燒中的任意一種。所述填料可以為氣相二氧化硅、滑石粉及輕質(zhì)碳酸鈣中的任意一種或幾種的混合物。所述錫類催化劑可以為二月桂酸二丁基錫、二醋酸二丁基錫、氯化亞錫及辛酸亞錫中的任意一種或者幾種的混合物。本發(fā)明與以往的技術(shù)相比具有以下的主要優(yōu)點:
(1)將聚氨酯鏈端的-NCO基團轉(zhuǎn)化為烷氧基，固化過程中無氣泡產(chǎn)生，屬于環(huán)保密封
膠；
(2)將Α、B、C三組份分裝，使得該密封膠儲存期可大于一年；
(3)IPN體系中引入了無機的-S1-O-S1-鏈節(jié)，顯著改善了密封膠的熱穩(wěn)定性；
(4)蓖麻油聚氨酯網(wǎng)絡(luò)含有大量耐水性好的雙鍵，且-S1-O-S1-鏈節(jié)有優(yōu)異的耐水性，使得該密封膠的耐水性好；
(5)硅烷化蓖麻油聚氨酯水解產(chǎn)生的-SiOH會部分參與羥基硅油的固化反應(yīng)，改善了兩體系相容性，使得該密封膠有較高的拉伸強度和斷裂延伸率。
具體實施例方式以下結(jié)合實施示例進一步說明本發(fā)明，但不限定本發(fā)明，任何對該發(fā)明的原料及合成機理做的相應(yīng)改動都落入本發(fā)明的保護范圍。實施例1
A組份:取蓖麻油在110°C真空脫水2h ;將250份脫水后的蓖麻油加入到充滿氮氣的真空攪拌釜中，然后緩慢滴入100份甲苯-2，4- 二異氰酸酯及34份鄰苯二甲酸二丁酯，攪拌均勻，升溫至70°C反應(yīng)2.5h ;降溫至30°C加入0.9份Y -氨丙基三乙氧基硅烷，攪拌均勻，每隔半小時測定-NCO含量至-NCO基團全部消失，將產(chǎn)物真空脫泡后倒入干燥的充滿氮氣保護的容器，密封保存。B組份:將氣相二氧化硅和六甲基二硅氮烷在80°C真空干燥4h ;在真空攪拌釜中加入100份羥基硅油、0.8 份六甲基二硅氮烷及120份氣相二氧化硅，室溫下攪拌均勻出料，密封保存。
C組份:將8份正硅酸乙酯及0.5份二月桂酸二丁基錫攪拌均勻出料，密封保存。將上述A、B、C組份按100:60:8的質(zhì)量比混合均勻，倒入相應(yīng)模具，室溫固化48h。熱失重分析得知5%質(zhì)量損失溫度為295°C，室溫下對蒸餾水的吸水率為0.56%，拉伸強度為
8.2MPa,斷裂延伸率為340%。實施例2
A組份:取蓖麻油在110°C真空脫水2h ;將220份脫水后的蓖麻油加入到充滿氮氣的真空攪拌釜中，然后緩慢滴入100份甲苯-2，4- 二異氰酸酯及37份二甲苯，攪拌均勻，升溫至70°C反應(yīng)2.5h ;降溫至30°C加入1.2份Y -氨丙基三乙氧基硅烷，攪拌均勻，每隔半小時測定-NCO含量至-NCO基團全部消失，將產(chǎn)物真空脫泡后倒入干燥的充滿氮氣保護的容器，密封保存。B組份:將輕質(zhì)碳酸鈣和六甲基二硅氮烷在80°C真空干燥4h ;在真空攪拌釜中加入100份羥基硅油、0.8份六甲基二硅氮烷及130份輕質(zhì)碳酸鈣，室溫下攪拌均勻出料，密封保存。C組份:將9份正硅酸乙酯及0.7份二月桂酸二丁基錫攪拌均勻出料，密封保存。將上述A、B、C組·份按100:65:8的質(zhì)量比混合均勻，倒入相應(yīng)模具，室溫固化48h。熱失重分析得知5%質(zhì)量損失溫度為311°C，室溫下對蒸餾水的吸水率為0.47%，拉伸強度為12MPa，斷裂延伸率為380%。實施例3
A組份:取蓖麻油在110°C真空脫水2h ;將200份脫水后的蓖麻油加入到充滿氮氣的真空攪拌釜中，然后緩慢滴入100份甲苯-2，4- 二異氰酸酯及34份乙酸乙酯，攪拌均勻，升溫至70°C反應(yīng)2.5h ;降溫至30°C加入0.9份Y -氨丙基三乙氧基硅烷，攪拌均勻，每隔半小時測定-NCO含量至-NCO基團全部消失，將產(chǎn)物真空脫泡后倒入干燥的充滿氮氣保護的容器，密封保存。B組份:將滑石粉和二苯基硅二醇在80°C真空干燥4h ;在真空攪拌釜中加入100份羥基硅油、1.0份二苯基硅二醇及135份滑石粉，室溫下攪拌均勻出料，密封保存。C組份:將10份正硅酸乙酯及0.5份辛酸亞錫攪拌均勻出料，密封保存。將上述A、B、C組份按100:70:9的質(zhì)量比混合均勻，倒入相應(yīng)模具，室溫固化48h。熱失重分析得知5%質(zhì)量損失溫度為340°C，室溫下對蒸餾水的吸水率為0.36%，拉伸強度為
14.3MPa,斷裂延伸率為420%。實施例4
A組份:取蓖麻油在110°C真空脫水2h ;將190份脫水后的蓖麻油加入到充滿氮氣的真空攪拌釜中，然后緩慢滴入100份甲苯-2，4- 二異氰酸酯及35份四氯化碳，攪拌均勻，升溫至70°C反應(yīng)2.5h ;降溫至30°C加入0.5份Y -氨丙基三甲氧基硅烷，攪拌均勻，每隔半小時測定-NCO含量至-NCO基團全部消失，將產(chǎn)物真空脫泡后倒入干燥的充滿氮氣保護的容器，密封保存。B組份:將氣相二氧化硅和二甲基二甲氧基硅烷在80°C真空干燥4h ;在真空攪拌釜中加入100份羥基硅油、0.9份二甲基二甲氧基硅烷及130份氣相二氧化硅，室溫下攪拌均勻出料，密封保存。C組份:將8份正硅酸乙酯及0.8份二月桂酸二丁基錫攪拌均勻出料，密封保存。
將上述A、B、C組份按100:72:9的質(zhì)量比混合均勻，倒入相應(yīng)模具，室溫固化48h。熱失重分析得知5%質(zhì)量損失溫度為349°C，室溫下對蒸餾水的吸水率為0.31%，拉伸強度為15.2MPa,斷裂延伸率為438%。實施例5
A組份:取蓖麻油在110°C真空脫水2h ;將180份脫水后的蓖麻油加入到充滿氮氣的真空攪拌釜中，然后緩慢滴入100份甲苯-2，4- 二異氰酸酯及35.5份二甲苯，攪拌均勻，升溫至70°C反應(yīng)2.5h ;降溫至30°C加入1.5份Y -氨丙基三乙氧基硅烷，攪拌均勻，每隔半小時測定-NCO含量至-NCO基團全部消失，將產(chǎn)物真空脫泡后倒入干燥的充滿氮氣保護的容器，密封保存。B組份:將輕質(zhì)碳酸鈣和二苯基硅二醇在80°C真空干燥4h ;在真空攪拌釜中加入100份羥基硅油、1.2份二苯基硅二醇及140份氣相輕質(zhì)碳酸鈣，室溫下攪拌均勻出料，密封保存。C組份:將10份正硅酸乙酯與0.7份辛酸亞錫攪拌均勻出料，密封保存。將上述A、B、C組份按100:75:9的質(zhì)量比混合均勻，倒入相應(yīng)模具，室溫固化48h。熱失重分析得知5%質(zhì)量損失溫度為356°C，室溫下對蒸餾水的吸水率為0.24%，拉伸強度為
15.8MPa,斷裂延伸率為455%。實施例6
A組份:取蓖麻油在110°C真空脫水2h ;將180份脫水后的蓖麻油加入到充滿氮氣的真空攪拌釜中，然后緩慢滴入100份甲苯-2，4- 二異氰酸酯及37份鄰苯二甲酸二丁酯，攪拌均勻，升溫至700C反應(yīng)2.5h ；降溫至30°C加入I份N- ( β -氨乙基)-Y -氨丙基三乙氧基硅烷，攪拌均勻，每隔半小時測定-NCO含`量至-NCO基團全部消失，將產(chǎn)物真空脫泡后倒入干燥的充滿氮氣保護的容器，密封保存。B組份:將滑石粉和二甲基二乙氧基硅烷在80°C真空干燥4h ;在真空攪拌釜中加入100份羥基硅油、I份二甲基二乙氧基硅烷及150份滑石粉，室溫下攪拌均勻出料，密封保存。C組份:將10份正硅酸乙酯及0.9份二月桂酸二丁基錫攪拌均勻出料，密封保存。將上述A、B、C組份按100:80:10的質(zhì)量比混合均勻，倒入相應(yīng)模具，室溫固化48h。熱失重分析得知5%質(zhì)量損失溫度為365°C，室溫下對蒸餾水的吸水率為0.21%，拉伸強度為16.3MPa，斷裂延伸率為467%。上述實施例中熱失重分析條件為:N2氛圍，15mg左右，溫度范圍為25 600°C。上述實施例中吸水率的測試方法為:取IOmg左右的固化物放入裝有蒸餾水的燒杯中，浸泡24h后取出，用濾紙迅速擦去試樣表面的水，稱量其質(zhì)量變化。上述實施例中拉伸強度和斷裂延伸率依據(jù)GB/T2568-1995的方法測試得到。上述實施例中所制備的密封膠環(huán)保，存儲期長，具有優(yōu)異的耐溫性、耐水性、較高的的拉伸強度及斷裂延伸率，在建筑、汽車及包裝領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，其特征在于該密封膠由A、B、C三組份組成，使用時只需將A、B、C三組份按100:60 80:8 10質(zhì)量比混合均勻，即得聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，其中:A組份包括100份甲苯-2，4- 二異氰酸酯，180 250份脫水蓖麻油、30 40份溶劑及0.5 2份氨基硅烷；B組份包括100份羥基硅油，0.8 1.5份結(jié)構(gòu)控制劑及100 150份填料；C組份包括8 10份正硅酸乙酯及0.5 1份的錫類催化劑，均為質(zhì)量份數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，其特征在于所述A組份采用以下方法制成:將蓖麻油在110°C真空脫水2h ;取脫水蓖麻油加入到充滿氮氣的真空攪拌釜內(nèi)，緩慢滴入稱量好的甲苯_2，4- 二異氰酸酯及溶劑，攪拌均勻，升溫至70°C反應(yīng)2.5h ;降溫至30°C加入氨基硅烷，攪拌均勻，每隔半小時測定-NCO含量至-NCO基團全部消失，將產(chǎn)物真空脫泡后倒入干燥的充滿氮氣保護的容器，密封保存。
3.如權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，其特征在于B組份采用以下方法制成:將填料與結(jié)構(gòu)控制劑在80°C真空干燥4h ;在真空攪拌釜中加入羥基硅油、結(jié)構(gòu)控制劑及填料，室溫下攪拌均勻出料，密封保存。
4.如權(quán)利要求1所述的聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，其特征在于C組份采用以下方法制成:將稱量好的正硅酸乙酯及錫類催化劑攪拌均勻出料，密封保存。
5.如權(quán)利要求1或2所述的聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，其特征在于所述溶劑為鄰苯二甲酸二丁酯、二甲苯、乙酸乙酯及四氯化碳中的一種或幾種的混合物。
6.如權(quán)利要求1或2所述的聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，其特征在于所述氨基娃燒為Y-氨丙基二乙氧基娃燒，Y _氨丙基二甲氧基娃燒，N-( β -氨乙基)-Y -氨丙基二乙氧基娃燒中的任意一種。
7.如權(quán)利要求1或3所述的聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，其特征在于所述結(jié)構(gòu)控制劑為六甲基二硅氮烷、二苯基硅二醇、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基娃燒中的任意一種。
8.如權(quán)利要求1或3所述的聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，其特征在于所述填料為氣相二氧化硅、滑石粉及輕質(zhì)碳酸鈣中的任一種或幾種的混合物。
9.如權(quán)利要求1或4所述的聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，其特征在于所述錫類催化劑為二月桂酸二丁基錫、二醋酸二丁基錫、氯化亞錫及辛酸亞錫中的任意一種或者幾種的混合物。
全文摘要
本發(fā)明是一種聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，該密封膠由A、B、C三組份組成，使用時只需將A、B、C三組份按100:60～808～10質(zhì)量比混合均勻，即得聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠；其中A組份包括100份甲苯-2,4-二異氰酸酯、180～250份脫水蓖麻油、30～40份溶劑及0.5～2份氨基硅烷，B組份包括100份羥基硅油、0.8～1.5份結(jié)構(gòu)控制劑及100～150份填料，C組份包括8～10份正硅酸乙酯及0.5～1份的錫類催化劑，均為質(zhì)量份數(shù)。本發(fā)明密封膠環(huán)保，存儲期長，具有優(yōu)異的耐溫性、耐水性、較高的拉伸強度及斷裂延伸率，在建筑、汽車及包裝領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。
文檔編號C09J11/06GK103074025SQ20131001704
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者黃志雄, 賈金榮, 秦巖, 梅啟林, 王雁冰, 張光武 申請人:武漢理工大學(xué)