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
技術領域：
本發明涉及密封膠技術領域，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：
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，已經成為密封材料的主體。目前，液態聚硫橡膠、硅酮膠及聚氨酯密封膠是市場上占主導地位的三大彈性密封膠，其中聚氨酯密封膠有優異的低溫彈性、耐疲勞性、耐磨性及耐化學性，且價格一般比前兩種密封膠低，因此開發新品種聚氨酯密封膠有重要意義。互穿網絡聚合物(Interpenetrating Polymer Networks, IPN)是兩種或兩種交聯聚合物網絡通過互穿及機械纏結形成的聚合物合金，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。聚硅氧烷有優異的耐候性、耐水性及熱穩定性，人們嘗試在聚氨酯基礎上利用IPN技術引入聚硅氧烷。但是聚硅氧烷與聚氨酯的溶解度參數分別為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生-SiOH，會部分參與羥基硅油-正硅酸乙酯的交聯反應，有效改善體系的相容性，增強膠膜的力學性能，但是目前沒有聚硅氧烷/硅烷化聚氨酯IPN的相關報道。`
發明內容
本發明所要解決的問題是:針對上述現有技術的問題，提供一種聚硅氧烷/硅烷化蓖麻油聚氨酯IPN密封膠，該密封膠環保，存儲期長，具有優異的耐溫性、耐水性、較高的的拉伸強度及斷裂延伸率。本發明解決其技術問題采用以下的技術方案:
本發明提供的聚硅氧烷/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份結構控制劑及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，均為質量份數。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，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:將填料與結構控制劑在80°C真空干燥4h ;在真空攪拌釜中加入羥基硅油、結構控制劑及填料，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。所述結構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。本發明與以往的技術相比具有以下的主要優點:
(1)將聚氨酯鏈端的-NCO基團轉化為烷氧基，固化過程中無氣泡產生，屬于環保密封
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，顯著改善了密封膠的熱穩定性；
(4)蓖麻油聚氨酯網絡含有大量耐水性好的雙鍵，且-S1-O-S1-鏈節有優異的耐水性，使得該密封膠的耐水性好；
(5)硅烷化蓖麻油聚氨酯水解產生的-SiOH會部分參與羥基硅油的固化反應，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合實施示例進一步說明本發明，但不限定本發明，任何對該發明的原料及合成機理做的相應改動都落入本發明的保護范圍。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的質量比混合均勻，倒入相應模具，室溫固化48h。熱失重分析得知5%質量損失溫度為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的質量比混合均勻，倒入相應模具，室溫固化48h。熱失重分析得知5%質量損失溫度為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的質量比混合均勻，倒入相應模具，室溫固化48h。熱失重分析得知5%質量損失溫度為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的質量比混合均勻，倒入相應模具，室溫固化48h。熱失重分析得知5%質量損失溫度為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的質量比混合均勻，倒入相應模具，室溫固化48h。熱失重分析得知5%質量損失溫度為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的質量比混合均勻，倒入相應模具，室溫固化48h。熱失重分析得知5%質量損失溫度為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，稱量其質量變化。上述實施例中拉伸強度和斷裂延伸率依據GB/T2568-1995的方法測試得到。上述實施例中所制備的密封膠環保，存儲期長，具有優異的耐溫性、耐水性、較高的的拉伸強度及斷裂延伸率，在建筑、汽車及包裝領域有廣闊應用前景。
權利要求
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份結構控制劑及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，均為質量份數。
2.如權利要求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，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:將填料與結構控制劑在80°C真空干燥4h ;在真空攪拌釜中加入羥基硅油、結構控制劑及填料，室溫下攪拌均勻出料，密封保存。
4.如權利要求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，其特征在于所述結構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、滑石粉及輕質碳酸鈣中的任一種或幾種的混合物。
9.如權利要求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份結構控制劑及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，均為質量份數。本發明密封膠環保，存儲期長，具有優異的耐溫性、耐水性、較高的拉伸強度及斷裂延伸率，在建筑、汽車及包裝領域有廣闊應用前景。
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 優先權日2013年1月17日
發明者黃志雄, 賈金榮, 秦巖, 梅啟林, 王雁冰, 張光武 申請人:武漢理工大學