一种硅酮耐候密封胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子密封材料技术领域，尤其涉及一种硅酮耐候密封胶及其制备方法。
背景技术
密封胶是指随密封面形状而变形，不易流淌，有一定粘结性的密封材料，是用来填充构形间隙，以起到密封作用的胶粘剂，具有防泄漏、防水、防振动、隔音及隔热等作用，广泛用于建筑、交通运输、电子仪器仪表及零部件的密封。硅酮密封胶是以聚二甲基硅氧烷为主要原料，辅以交联剂、填料、增塑剂、偶联剂、催化剂在真空状态下混合而成的膏状物，在室温下通过与空气中的水发生反应，固化形成弹性硅橡胶。
近年来，随着人们生活水平的不断提高，家庭、宾馆、办公楼及公共场所的装饰、装修迅速兴起，随之为各类建筑材料提供庞大的市场需求，建筑用密封胶便是其中之一，特别是建筑用硅酮密封胶，在各种建筑密封胶中所占比重最高，市场占有率达80％以上，被广泛用于高层建筑伸缩缝的粘接密封，玻璃幕墙、石材幕墙、合成材料幕墙的粘接密封，以及门窗、厨房、浴室、洗手间的卫生洁具及台面、墙体、家具之间接缝的防水密封。硅酮密封胶使用方便，室温下可自行硫化，对大部分基材具有良好的粘接性能，是一类很受人们欢迎的粘接、密封材料，具有很大的市场前景。然后现有的硅酮密封胶普遍存在助剂或填料等添加量大，生产过程中分散均匀难度大，生产操作困难，生产效率低，生产得到的硅酮密封胶弹性、伸长率和耐候性不佳等问题。基于上述陈述，本发明提出了一种硅酮耐候密封胶及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中硅酮密封胶生产操作困难，生产效率低，生产得到的硅酮密封胶弹性、伸长率和耐候性不佳等问题，而提出的一种硅酮耐候密封胶及其制备方法。
一种硅酮耐候密封胶，包括以下重量份的原料：二羟基聚二甲基硅氧烷70-90份、二甲基硅油30-50份、二氯甲基戊基硅烷10-18份、纳米二氧化硅20-30份、蔗糖脂肪酸单酯3-15份、N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺1-3份、N-甲基吡咯烷酮4-7份、水30-50份、催化剂1-3份。
优选的，所述硅酮耐候密封胶，包括以下重量份的原料：二羟基聚二甲基硅氧烷75-85份、二甲基硅油35-45份、二氯甲基戊基硅烷12-16份、纳米二氧化硅22-28份、蔗糖脂肪酸单酯4.5-12.5份、N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺1.5-2.5份、N-甲基吡咯烷酮5-6份、水35-45份、催化剂1.5-2.5份。
优选的，所述蔗糖脂肪酸单酯和N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺的质量比为3-5:1。
优选的，所述硅酮耐候密封胶，包括以下重量份的原料：二羟基聚二甲基硅氧烷80份、二甲基硅油40份、二氯甲基戊基硅烷14份、纳米二氧化硅25份、蔗糖脂肪酸单酯8份、N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺2份、N-甲基吡咯烷酮5.5份、水40份、催化剂2份。
优选的，所述催化剂由质量比为1:1:3-4:2-7:11的海绵铂、铑粉、邻苯二甲酸醋酸纤维素、1,4-丁内酯和乙醇复配而得；其具体制备方法为：a、按所述比例将海绵铂和铑粉在900-1200℃的温度下，在氮气条件下，煅烧2-3h，将煅烧后的产物冷却后进行球磨，得混合粉末；b、在50-70℃的温度下，将1,4-丁内酯与乙醇进行搅拌混合，加入混合粉末和邻苯二甲酸醋酸纤维素，升温至80-90℃，超声分散10-20min，在100-120℃的温度下真空干燥得催化剂。
本发明还提出了一种硅酮耐候密封胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、基础混合料的制备：按所述比重，在40-46℃的温度下，将二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油搅拌混合15-25min，升温至50-58℃，加入二氯甲基戊基硅烷，继续搅拌混合20-30min，降至室温得基础混合料；
S2、改性纳米二氧化硅的制备：按所述比重，在70-90℃的温度下，将N-甲基吡咯烷酮溶于水中，加入蔗糖脂肪酸单酯和N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺，搅拌10-20min，降温至40-50℃，加入纳米二氧化硅，均质处理20-30min，即得改性纳米二氧化硅；
S3、硅酮耐候密封胶的制备：在真空条件下，将步骤S2中制备的改性纳米二氧化硅加入到步骤S1中制备的基础混合料中，升温至60-90℃，加入所述比重的催化剂，以450-550r/min的转速，搅拌混合20-40min，分散均匀即得硅酮耐候密封胶。
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶，具有以下有益效果：
1、本发明利用二氯甲基戊基硅烷对二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油进行表面功能修饰，提高硅氧烷化学键的结合能力，获得基础混合料；利用蔗糖脂肪酸单酯和N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺协效复配对纳米二氧化硅进行表面包覆处理，获得高分散性和相容性的改性纳米二氧化硅；最后在催化剂的作用下，将基础混合料和改性纳米二氧化硅进行混合制得硅酮耐候密封胶，本发明制备原料简单易得，生产工艺操作简单，条件温和，生产效率高，所得密封胶具有良好的弹性、伸长率和耐候性，使用寿命长。
2、本发明利用蔗糖脂肪酸单酯和N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺进行协效复配，在N-甲基吡咯烷酮和水中进行溶解分散，最后对纳米二氧化硅进行改性，所得改性纳米二氧化硅具有高分散性和相容性，进而能够获得高的交联密度和增强补强效果，本发明改性纳米二氧化硅掺量不高，仍能显著提高密封胶的力学性能和粘接强度。
3、本发明采用海绵铂、铑粉、邻苯二甲酸醋酸纤维素、1,4-丁内酯和乙醇复配制得催化剂，其能够有效催化反应，加快密封胶的交联速率，进而明显缩短硅酮密封胶的表干时间和固化时间。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶，包括以下重量份的原料：二羟基聚二甲基硅氧烷70份、二甲基硅油30份、二氯甲基戊基硅烷10份、纳米二氧化硅20份、蔗糖脂肪酸单酯3份、N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺1份、N-甲基吡咯烷酮4份、水30份、催化剂1份；其中催化剂由质量比为1:1:3:2:11的海绵铂、铑粉、邻苯二甲酸醋酸纤维素、1,4-丁内酯和乙醇复配而得；
催化剂的具体制备方法为：a、按所述比例将海绵铂和铑粉在900℃的温度下，在氮气条件下，煅烧2h，将煅烧后的产物冷却后进行球磨，得混合粉末；b、在50℃的温度下，将1,4-丁内酯与乙醇进行搅拌混合，加入混合粉末和邻苯二甲酸醋酸纤维素，升温至80℃，超声分散10min，在100℃的温度下真空干燥得催化剂。
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶的制备方法，包括以下步骤：S1、基础混合料的制备：按所述比重，在40℃的温度下，将二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油搅拌混合15min，升温至50℃，加入二氯甲基戊基硅烷，继续搅拌混合20min，降至室温得基础混合料；
S2、改性纳米二氧化硅的制备：按所述比重，在70℃的温度下，将N-甲基吡咯烷酮溶于水中，加入蔗糖脂肪酸单酯和N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺，搅拌10min，降温至40℃，加入纳米二氧化硅，均质处理20min，即得改性纳米二氧化硅；
S3、硅酮耐候密封胶的制备：在真空条件下，将步骤S2中制备的改性纳米二氧化硅加入到步骤S1中制备的基础混合料中，升温至60℃，加入所述比重的催化剂，以450r/min的转速，搅拌混合20min，分散均匀即得硅酮耐候密封胶。
实施例二
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶，包括以下重量份的原料：二羟基聚二甲基硅氧烷80份、二甲基硅油40份、二氯甲基戊基硅烷14份、纳米二氧化硅25份、蔗糖脂肪酸单酯8份、N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺2份、N-甲基吡咯烷酮5.5份、水40份、催化剂2份；其中催化剂由质量比为1:1:3.5:4.5:11的海绵铂、铑粉、邻苯二甲酸醋酸纤维素、1,4-丁内酯和乙醇复配而得；
催化剂的具体制备方法为：a、按所述比例将海绵铂和铑粉在1050℃的温度下，在氮气条件下，煅烧2.5h，将煅烧后的产物冷却后进行球磨，得混合粉末；b、在60℃的温度下，将1,4-丁内酯与乙醇进行搅拌混合，加入混合粉末和邻苯二甲酸醋酸纤维素，升温至85℃，超声分散15min，在110℃的温度下真空干燥得催化剂。
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶的制备方法，包括以下步骤：S1、基础混合料的制备：按所述比重，在43℃的温度下，将二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油搅拌混合20min，升温至54℃，加入二氯甲基戊基硅烷，继续搅拌混合25min，降至室温得基础混合料；
S2、改性纳米二氧化硅的制备：按所述比重，在80℃的温度下，将N-甲基吡咯烷酮溶于水中，加入蔗糖脂肪酸单酯和N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺，搅拌15min，降温至45℃，加入纳米二氧化硅，均质处理25min，即得改性纳米二氧化硅；
S3、硅酮耐候密封胶的制备：在真空条件下，将步骤S2中制备的改性纳米二氧化硅加入到步骤S1中制备的基础混合料中，升温至75℃，加入所述比重的催化剂，以500r/min的转速，搅拌混合30min，分散均匀即得硅酮耐候密封胶。
实施例三
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶，包括以下重量份的原料：二羟基聚二甲基硅氧烷90份、二甲基硅油50份、二氯甲基戊基硅烷18份、纳米二氧化硅30份、蔗糖脂肪酸单酯15份、N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺3份、N-甲基吡咯烷酮7份、水50份、催化剂3份；其中催化剂由质量比为1:1:4:7:11的海绵铂、铑粉、邻苯二甲酸醋酸纤维素、1,4-丁内酯和乙醇复配而得；
催化剂的具体制备方法为：a、按所述比例将海绵铂和铑粉在1200℃的温度下，在氮气条件下，煅烧3h，将煅烧后的产物冷却后进行球磨，得混合粉末；b、在70℃的温度下，将1,4-丁内酯与乙醇进行搅拌混合，加入混合粉末和邻苯二甲酸醋酸纤维素，升温至90℃，超声分散20min，在120℃的温度下真空干燥得催化剂。
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶的制备方法，包括以下步骤：S1、基础混合料的制备：按所述比重，在46℃的温度下，将二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油搅拌混合25min，升温至58℃，加入二氯甲基戊基硅烷，继续搅拌混合30min，降至室温得基础混合料；
S2、改性纳米二氧化硅的制备：按所述比重，在90℃的温度下，将N-甲基吡咯烷酮溶于水中，加入蔗糖脂肪酸单酯和N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺，搅拌20min，降温至50℃，加入纳米二氧化硅，均质处理30min，即得改性纳米二氧化硅；
S3、硅酮耐候密封胶的制备：在真空条件下，将步骤S2中制备的改性纳米二氧化硅加入到步骤S1中制备的基础混合料中，升温至90℃，加入所述比重的催化剂，以550r/min的转速，搅拌混合40min，分散均匀即得硅酮耐候密封胶。
对比例一
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶，包括以下重量份的原料：二羟基聚二甲基硅氧烷70份、二甲基硅油30份、二氯甲基戊基硅烷10份、纳米二氧化硅20份、蔗糖脂肪酸单酯3份、N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺1份、N-甲基吡咯烷酮4份、水30份、催化剂1份；其中催化剂为二月桂酸二丁基锡。
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶的制备方法，包括以下步骤：S1、基础混合料的制备：按所述比重，在40℃的温度下，将二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油搅拌混合15min，升温至50℃，加入二氯甲基戊基硅烷，继续搅拌混合20min，降至室温得基础混合料；
S2、改性纳米二氧化硅的制备：按所述比重，在70℃的温度下，将N-甲基吡咯烷酮溶于水中，加入蔗糖脂肪酸单酯和N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺，搅拌10min，降温至40℃，加入纳米二氧化硅，均质处理20min，即得改性纳米二氧化硅；
S3、硅酮耐候密封胶的制备：在真空条件下，将步骤S2中制备的改性纳米二氧化硅加入到步骤S1中制备的基础混合料中，升温至60℃，加入所述比重的催化剂，以450r/min的转速，搅拌混合20min，分散均匀即得硅酮耐候密封胶。
对比例二
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶，包括以下重量份的原料：二羟基聚二甲基硅氧烷70份、二甲基硅油30份、二氯甲基戊基硅烷10份、纳米二氧化硅20份、蔗糖脂肪酸单酯3份、N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺1份、N-甲基吡咯烷酮4份、水30份、催化剂1份；其中催化剂由质量比为1:1:3:2:11的海绵铂、铑粉、邻苯二甲酸醋酸纤维素、1,4-丁内酯和乙醇复配而得；
催化剂的具体制备方法为：a、按所述比例将海绵铂和铑粉在900℃的温度下，在氮气条件下，煅烧2h，将煅烧后的产物冷却后进行球磨，得混合粉末；b、在50℃的温度下，将1,4-丁内酯与乙醇进行搅拌混合，加入混合粉末和邻苯二甲酸醋酸纤维素，升温至80℃，超声分散10min，在100℃的温度下真空干燥得催化剂。
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶的制备方法，包括以下步骤：S1、基础混合料的制备：按所述比重，在40℃的温度下，将二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油搅拌混合15min，升温至50℃，加入二氯甲基戊基硅烷，继续搅拌混合20min，降至室温得基础混合料；
S2、硅酮耐候密封胶的制备：在真空条件下，将所述比重的N-甲基吡咯烷酮、水、蔗糖脂肪酸单酯、N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺和纳米二氧化硅依次加入到步骤S1中制备的基础混合料中，升温至60℃，加入所述比重的催化剂，以450r/min的转速，搅拌混合20min，分散均匀即得硅酮耐候密封胶。
对比例三
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶，包括以下重量份的原料：二羟基聚二甲基硅氧烷70份、二甲基硅油30份、二氯甲基戊基硅烷10份、纳米二氧化硅20份、蔗糖脂肪酸单酯4份、N-甲基吡咯烷酮4份、水30份、催化剂1份；其中催化剂由质量比为1:1:3:2:11的海绵铂、铑粉、邻苯二甲酸醋酸纤维素、1,4-丁内酯和乙醇复配而得；
催化剂的具体制备方法为：a、按所述比例将海绵铂和铑粉在900℃的温度下，在氮气条件下，煅烧2h，将煅烧后的产物冷却后进行球磨，得混合粉末；b、在50℃的温度下，将1,4-丁内酯与乙醇进行搅拌混合，加入混合粉末和邻苯二甲酸醋酸纤维素，升温至80℃，超声分散10min，在100℃的温度下真空干燥得催化剂。
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶的制备方法，包括以下步骤：S1、基础混合料的制备：按所述比重，在40℃的温度下，将二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油搅拌混合15min，升温至50℃，加入二氯甲基戊基硅烷，继续搅拌混合20min，降至室温得基础混合料；
S2、改性纳米二氧化硅的制备：按所述比重，在70℃的温度下，将N-甲基吡咯烷酮溶于水中，加入蔗糖脂肪酸单酯，搅拌10min，降温至40℃，加入纳米二氧化硅，均质处理20min，即得改性纳米二氧化硅；
S3、硅酮耐候密封胶的制备：在真空条件下，将步骤S2中制备的改性纳米二氧化硅加入到步骤S1中制备的基础混合料中，升温至60℃，加入所述比重的催化剂，以450r/min的转速，搅拌混合20min，分散均匀即得硅酮耐候密封胶。
对比例四
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶，包括以下重量份的原料：二羟基聚二甲基硅氧烷70份、二甲基硅油30份、二氯甲基戊基硅烷10份、纳米二氧化硅20份、N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺4份、N-甲基吡咯烷酮4份、水30份、催化剂1份；其中催化剂由质量比为1:1:3:2:11的海绵铂、铑粉、邻苯二甲酸醋酸纤维素、1,4-丁内酯和乙醇复配而得；
催化剂的具体制备方法为：a、按所述比例将海绵铂和铑粉在900℃的温度下，在氮气条件下，煅烧2h，将煅烧后的产物冷却后进行球磨，得混合粉末；b、在50℃的温度下，将1,4-丁内酯与乙醇进行搅拌混合，加入混合粉末和邻苯二甲酸醋酸纤维素，升温至80℃，超声分散10min，在100℃的温度下真空干燥得催化剂。
本发明提出的一种硅酮耐候密封胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、基础混合料的制备：按所述比重，在40℃的温度下，将二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油搅拌混合15min，升温至50℃，加入二氯甲基戊基硅烷，继续搅拌混合20min，降至室温得基础混合料；
S2、改性纳米二氧化硅的制备：按所述比重，在70℃的温度下，将N-甲基吡咯烷酮溶于水中，加入N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺，搅拌10min，降温至40℃，加入纳米二氧化硅，均质处理20min，即得改性纳米二氧化硅；
S3、硅酮耐候密封胶的制备：在真空条件下，将步骤S2中制备的改性纳米二氧化硅加入到步骤S1中制备的基础混合料中，升温至60℃，加入所述比重的催化剂，以450r/min的转速，搅拌混合20min，分散均匀即得硅酮耐候密封胶。
在其他条件保持不变的前提下，分别测试实施例一-三以及对比例一-四制备的硅酮耐候密封胶的性能，得出如下结果：
表1：
注：表1中浸水后具体指浸入标准条件下的水中180h后立即进行粘结强度测试；浸水光照后具体指放入水-紫外线辐照试验箱中浸水光照300h(温度40℃)后立即进行粘结强度测试。
由表1中数据可知：本发明实施例一-三中制备的硅酮耐候密封胶的综合性能优异。
由实施例一和对比例一可知：本发明制备的催化剂比传统的催化剂(二月桂酸二丁基锡)催化效率高，且环保无污染，本发明催化剂催化制得的密封胶表干时间和固化时间短。
由实施例一和对比例二-四可知，将蔗糖脂肪酸单酯和N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺复配对纳米二氧化硅进行改性，制得的改性纳米二氧化硅比不改性的纳米二氧化，比仅用蔗糖脂肪酸单酯或N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺单独对纳米二氧化硅进行改性制得的改性纳米二氧化硅性能优异，本发明实施例一中制得的密封胶其力学性能、粘结性能和耐候性能远远超过对比例二-四中制得的密封胶。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
