一种硅酮建筑密封胶及其制备方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810652886.6
(22)申请日 2018.06.22
(71)申请人 东莞市山力高分子材料科研有限公
司
地址 523000 广东省东莞市麻涌镇麻四工
业区
(72)发明人 罗伟雄　
(74)专利代理机构 东莞高瑞专利代理事务所
(普通合伙) 44444
代理人 杨英华
(51)Int.Cl.
C09J 125/14(2006.01)
C09J 11/04(2006.01)
C09J 11/06(2006.01)
C09K 3/10(2006.01)
(54)发明名称
一种硅酮建筑密封胶及其制备方法
(57)摘要
本发明公开了一种硅酮建筑密封胶及其制
备方法，该建筑密封胶包含如下重量份原料：苯
丙乳液50-150份，填料1-10份，偶联剂5-20份，消
泡剂0.5-10份，增塑剂0.5-10份。

在纳米硅改性
后的水性苯丙硅酮结构密封胶在常规的力学性
能中，胶膜的拉神强度和断裂伸长率等方面均有
提高，本发明的苯丙硅酮建筑密封胶具有较好的
耐温性、耐候性、耐腐蚀性、耐水性及抗紫外线等
性能。

权利要求书1页 说明书8页 附图3页CN 109021868 A 2018.12.18
C N 109021868
A
1.一种硅酮建筑密封胶，其特征在于，包含如下重量份原料：苯丙乳液50-150份，填料1-10份，偶联剂5-20份，消泡剂0.5-10份，增塑剂0.5-10份。

2.根据权利要求1所述的硅酮建筑密封胶，其特征在于，包含如下重量份原料：苯丙乳液60-120份，填料3-6份，偶联剂6-15份，消泡剂1-6份，增塑剂2-5份。

3.根据权利要求2所述的硅酮建筑密封胶，其特征在于，包含如下重量份原料：苯丙乳液80-100份，填料3.0-4份，偶联剂8-10份，消泡剂2.5-3份，增塑剂2.5-3份。

4.根据权利要求1至3任一所述的硅酮建筑密封胶，其特征在于，所述填料为纳米硅；优选的，纳米硅的用量为原料总重量4％；为优选的，所述偶联剂为N -氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；优选的，所述消泡剂为邻苯二甲酸二辛酯；优选的，所述增塑剂为磷酸三丁酯。

5.权利要求1至3任一所述的硅酮建筑密封胶的制备方法，其特征在于，包含如下制备步骤：
(1)称取重量粉如下原料：苯丙乳液，填料，偶联剂，消泡剂，增塑剂；
(2)苯丙乳液和填料加入三口瓶中，于25-30℃的室温下搅拌20-60min，使填料完全分散于苯丙乳液中，得混合物1；
(3)向步骤2所得混合物1中加入偶联剂，于55-65℃的温度下搅拌20-60min，冷却至25±2℃，得混合物2；
(4)向将步骤(3)所述的混合物2中加入消泡剂和增塑剂，搅拌20-60min，用盐酸调PH6-7，即得。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的所述的搅拌，搅拌速度为250-350rmp；步骤(3)所述的搅拌，搅拌速度为250-350rmp；步骤(4)中所述的搅拌，搅拌速度为250-300rmp。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的所述的搅拌，搅拌速度为300rmp；优选的，步骤(3)所述的搅拌，搅拌速度为270rmp；优选的，步骤(4)中所述的搅拌，搅拌速度为270rmp。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述填料为纳米硅；优选的，所述偶联剂为N -氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；优选的，所述消泡剂为邻苯二甲酸二辛酯；优选的，所述增塑剂为磷酸三丁酯。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的温度为28℃；步骤(3)所述的温度为60℃。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述的PH为6.5。

权　利　要　求　书1/1页CN 109021868 A
一种硅酮建筑密封胶及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及建筑密封胶制备领域，尤其是一种硅酮建筑密封胶及其制备方法。

背景技术
[0002]建筑用的密封胶是建筑业中不可缺少的重要辅助材料，在建筑安装施工及装饰装璜工程中，用于各种部件的结合部分及接缝的填充而藉以体现水密、气密等功能。

为了适应外界环境因素的作用，如温度变化引起的热胀冷缩和挠曲，混凝土建筑和金属框架结构在建筑时都设计有伸缩缝。

伸缩接缝是混凝土建筑的薄弱环节，一是伸缩接缝由于受风力、地震、温度和湿度变化等的作用产生形变；二是接缝中容易渗水，侵蚀建筑材料，因此必须对伸缩接缝进行密封。

[0003]苯丙乳液以水为溶剂，具有无毒、无污染等环境友好的特性，以及常温下涂膜干燥快，施工简便等优点而在建筑、涂料、胶黏剂等领域广受欢迎。

但由于水性苯丙乳液在耐水性、耐候性、耐久性、耐温性等方面存在一定的缺陷，限制了其应用。

[0004]随着人们绿色健康环保意识的增强，各国政府相继出台了日益严格的环保法规，对工业品中挥发性有机物VOC的排放量做出了严格的限定，目前普遍使用的接缝密封材料主要有沥青、预制氯丁橡胶、聚硫密封胶和聚氨酯材料等，这些材料由于耐久性、弹性、耐水性和整体粘结性较差，并不能起到良好的对建筑接缝的密封效果，从而影响建筑物的使用寿命。

[0005]为此，如何开发一款无毒、无污染等环境友好型，又具备良好耐水性、耐候性、耐久性、耐温性的建筑密封胶为亟待解决的问题。

发明内容
[0006]本发明的目的旨在提供一种硅酮建筑密封胶，该硅酮建筑密封胶中胶膜的拉神强度和断裂伸长率等方面均有提高，并且耐温性、耐候性、耐腐蚀性、耐水性及抗紫外线等性能均得到很好的改善。

[0007]为实现上述的目的，通过如下技术方案予以实现：
[0008]一种硅酮建筑密封胶，包含如下重量份原料：苯丙乳液50-150份，填料1-10份，偶联剂5-20份，消泡剂0.5-10份，增塑剂0.5-10份。

[0009]优选的，所述硅酮建筑密封胶，包含如下重量份原料：苯丙乳液60-120份，填料3-6份，偶联剂6-15份，消泡剂1-6份，增塑剂2-5份。

[0010]优选的，所述硅酮建筑密封胶，包含如下重量份原料：苯丙乳液80-100份，填料3.0-4份，偶联剂8-10份，消泡剂2.5-3份，增塑剂2.5-3份。

[0011]优选的，所述硅酮建筑密封胶，所述填料为纳米硅；
[0012]优选的，纳米硅的用量为原料总重量4％；
[0013]优选的，所述偶联剂为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；
[0014]优选的，所述消泡剂为邻苯二甲酸二辛酯；
[0015]优选的，所述增塑剂为磷酸三丁酯。

[0016]如上所述的硅酮建筑密封胶的制备方法，包含如下制备步骤：
[0017](1)称取重量粉如下原料：苯丙乳液，填料，偶联剂，消泡剂，增塑剂；
[0018](2)苯丙乳液和填料加入三口瓶中，于25-30℃的室温下搅拌20-60min，使填料完全分散于苯丙乳液中，得混合物1；
[0019](3)向步骤2所得混合物1中加入偶联剂，于55-65℃的温度下搅拌20-60min，冷却至25±2℃，得混合物2；
[0020](4)向将步骤(3)所述的混合物2中加入消泡剂和增塑剂，搅拌20-60min，用盐酸调PH6-7，即得。

[0021]优选的，步骤(2)中的所述的搅拌，搅拌速度为250-350rmp；步骤(3)所述的搅拌，搅拌速度为250-350rmp；步骤(4)中所述的搅拌，搅拌速度为250-300rmp。

[0022]优选的，步骤(2)中的所述的搅拌，搅拌速度为300rmp；
[0023]优选的，步骤(3)所述的搅拌，搅拌速度为270rmp；
[0024]优选的，步骤(4)中所述的搅拌，搅拌速度为270rmp。

[0025]优选的，所述填料为纳米硅；
[0026]优选的，所述偶联剂为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；
[0027]优选的，所述消泡剂为邻苯二甲酸二辛酯；
[0028]优选的，所述增塑剂为磷酸三丁酯。

[0029]优选的，步骤(2)所述的温度为28℃；步骤(3)所述的温度为60℃。

[0030]优选的，步骤(4)所述的PH为6.5。

[0031]本发明采用纳米硅与有机类通过物理共混和化学接枝两种方法共同改性，无机组分与有机组分通过形成分子间化学键和静电作用而结合起来，两者性能互补，可以大幅度提高乳液各方面的性能，拓宽其应用领域。

纳米硅改性后的水性苯丙硅酮结构密封胶在常规的力学性能，如胶膜的拉神强度和断裂伸长率等方面均有提高，此外，苯丙硅酮建筑密封胶的耐温性、耐候性、耐腐蚀性、耐水性及抗紫外线等性能均得到较好的改善。

附图说明
[0032]下面将结合附图中的具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

[0033]图1为改性前红外光谱图；
[0034]图2为改性前红外光谱图；
[0035]图3为改性苯丙乳液SEM图；
[0036]图4为改性苯丙乳液SEM图；
[0037]图5为苯丙乳液的DSC图；
[0038]图6为纳米硅改性的苯丙乳液的DSC图。

具体实施方式
[0039]实施例1，一种硅酮建筑密封胶的制备
[0040]一种硅酮建筑密封胶的制备，包含如下制备步骤：
[0041](1)称取如下重量份原料：苯丙乳液50份，填料1份，偶联剂5份，消泡剂0.5份，增塑剂0.5份。

[0042](2)苯丙乳液和填料加入三口瓶中，于25℃的温度下，以250rmp速度搅拌20min，使填料完全分散于苯丙乳液中，得混合物1；
[0043](3)向步骤2所得混合物1中加入偶联剂，于55℃的温度下，以250rmp速度搅拌20min，冷却至25±2℃，得混合物2；
[0044](4)向将步骤(3)所述的混合物2中加入消泡剂和增塑剂，以250rmp速度搅拌20min，用盐酸调PH6，即得。

[0045]所述填料为纳米硅；所述偶联剂为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；所述消泡剂为邻苯二甲酸二辛酯；所述增塑剂为磷酸三丁酯。

[0046]实施例2，一种硅酮建筑密封胶的制备
[0047]一种硅酮建筑密封胶的制备，包含如下制备步骤：
[0048](1)称取如下重量份原料：苯丙乳液82份，填料4份，偶联剂9份，消泡剂2.5份，增塑剂2.5份。

[0049](2)苯丙乳液和填料加入三口瓶中，于28℃的温度下，以300rmp速度搅拌30min，使填料完全分散于苯丙乳液中，得混合物1；
[0050](3)向步骤2所得混合物1中加入偶联剂，于60℃的温度下，以270rmp速度搅拌30min，冷却至25±2℃，得混合物2；
[0051](4)向将步骤(3)所述的混合物2中加入消泡剂和增塑剂，以270rmp速度搅拌30min，用盐酸调PH6.5，即得。

[0052]所述填料为纳米硅；所述偶联剂为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；所述消泡剂为邻苯二甲酸二辛酯；所述增塑剂为磷酸三丁酯。

[0053]实施例3，一种硅酮建筑密封胶的制备
[0054]一种硅酮建筑密封胶的制备，包含如下制备步骤：
[0055](1)称取如下重量份原料：苯丙乳液150份，填料10份，偶联剂20份，消泡剂10份，增塑剂10份。

[0056](2)苯丙乳液和填料加入三口瓶中，于30℃的温度下，以350rmp速度搅拌60min，使填料完全分散于苯丙乳液中，得混合物1；
[0057](3)向步骤2所得混合物1中加入偶联剂，于65℃的温度下，以350rmp速度搅拌60min，冷却至25±2℃，得混合物2；
[0058](4)向将步骤(3)所述的混合物2中加入消泡剂和增塑剂，以350rmp速度搅拌60min，用盐酸调PH7，即得。

[0059]所述填料为纳米硅；所述偶联剂为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；所述消泡剂为邻苯二甲酸二辛酯；所述增塑剂为磷酸三丁酯。

[0060]对比例1的一种建筑密封胶的制备，包含如下制备步骤：
[0061](1)称取如下重量份原料：苯丙乳液82份，填料0份，偶联剂9份，消泡剂2.5份，增塑剂2.5份。

[0062](2)苯丙乳液加入三口瓶中，于30℃的温度下，以350rmp速度搅拌60min，[0063]得混合物1；
[0064](3)向步骤2所得混合物1中加入偶联剂，于65℃的温度下，以350rmp速度搅拌60min，冷却至25±2℃，得混合物2；
[0065](4)向将步骤(3)所述的混合物2中加入消泡剂和增塑剂，以350rmp速度搅拌60min，用盐酸调PH7，即得。

[0066]所述填料为纳米硅；所述偶联剂为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；所述消泡剂为邻苯二甲酸二辛酯；所述增塑剂为磷酸三丁酯。

[0067]对比例1与实施例2的区别在于，不含纳米硅。

[0068]对比例2的一种硅酮建筑密封胶的制备
[0069]一种硅酮建筑密封胶的制备，包含如下制备步骤：
[0070](1)称取如下重量份原料：苯丙乳液82份，填料0.5份，偶联剂9份，消泡剂2.5份，增塑剂2.5份。

[0071](2)苯丙乳液和填料加入三口瓶中，于28℃的温度下，以300rmp速度搅拌30min，使填料完全分散于苯丙乳液中，得混合物1；
[0072](3)向步骤2所得混合物1中加入偶联剂，于60℃的温度下，以270rmp速度搅拌30min，冷却至25±2℃，得混合物2；
[0073](4)向将步骤(3)所述的混合物2中加入消泡剂和增塑剂，以270rmp速度搅拌30min，用盐酸调PH6.5，即得。

[0074]所述填料为纳米硅；所述偶联剂为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；所述消泡剂为邻苯二甲酸二辛酯；所述增塑剂为磷酸三丁酯。

[0075]对比例2与实施例2的区别在于，对比例2中的填料添加量不在本发明范围之内。

[0076]性能测试
[0077] 1.1胶膜基本性能的测定
[0078] 1.1胶膜的耐水性、贮存稳定性、耐腐蚀性的测定：
[0079]胶膜的耐水性：按GB/T 1738-1979测定。

[0080]贮存稳定性：按GB/T6753.3-1989测定。

[0081]耐腐蚀性：GB/T1771-2007测定。

[0082] 1.2胶膜力学性能的检测
[0083]胶膜拉伸强度：按GB/T13477.8-2002检测。

[0084]断裂伸长率：按GB/T30776-2014检测。

[0085] 1.2乳液的表征
[0086] 1.2.1FTIR分析
[0087]采用NEXUS-670型傅立叶红外光谱分析，将有机硅改性苯丙乳液胶黏剂胶膜碎片与NaBr白色晶粒一起研磨，均匀磨碎后压片在红外光下烘烤片刻以除去微量水分后即可测定。

[0088] 1.2.2SEM测定
[0089]采用扫面电镜分析，先将双面胶纸粘结在样品座上，在均匀的把样品粉末撒在上面，用洗耳球吹去未粘住的粉末，再镀上一层导电膜，即可上电镜观察。

1.2.3DSC测试[0090]采用NETZSCH DSC 200PC型差示扫描量热仪，样品在氮气保护下，加热速率为20℃/min，测试温度范围为-50～300℃。

[0091]2、结果与讨论
[0092] 2.1胶膜基本性能的检测
[0093] 2.1.1胶膜耐温性、耐久性和抗紫外线性能的检测
[0094]原始胶膜由于受到阳光照射，温度变化，风吹雨淋等外界条件的影响，经常会出现褪色、变色、龟裂、粉化等一系列的老化现象，而改性后的胶膜的耐温性、耐久性和抗紫外线性能均得到改善。

如下，将通过热老化实验对实施例2胶膜的耐热性、耐久性和抗紫外线性能做出检测与讨论：
[0095]表1胶膜耐温性、耐久性和抗紫外性能的检测
[0096]
[0097]由1表可知，原始胶膜随温度的升高，胶膜的粘结度和拉伸强度呈下降趋势，且当温度大于60℃时，下降趋势较为明显。

而由改性后乳液制得的胶膜，在20～80℃的范围内，随着温度的升高，胶膜的粘结强度和拉伸强度呈现下降趋势，但下降趋势缓慢，当温度大于80℃时，胶膜的粘结强度和拉伸强度下降趋势增大，但粘结强度和拉伸强度均优于原始胶膜，且效果明显。

[0098]从改性乳液的组成成分可知，由于纳米硅的加入，通过物理共混，纳米硅均匀分散到苯丙乳液中后很快与高分子链形成一种硅石网状结构，体系的胶黏程度提高，改性乳液的稳定性增强，胶膜的粘结强度和拉伸强度得到提高，从而提高了胶膜的耐水性、耐温性和抗紫外线等性能。

所以，综上所述，由实施例2改性的水性苯丙硅酮结构密封胶胶膜的耐温性、耐久性和抗紫外线性能较为优异。

[0099] 2.1.2耐水性的测定
[0100]表2对胶膜吸水率影响
[0101]
[0102]
[0103]从表2可以看出，随着纳米硅加入量的增加，改性苯丙硅酮结构密封胶的吸水率先增大后减小。

当纳米二氧化硅的加入量同实施例2时，胶膜的吸水率为130％，不加纳米二氧化硅的对比例1，胶膜的吸水率仅为30％，本发明中，加入纳米二氧化硅能显著提高胶膜的吸水率。

[0104] 2.1.3胶膜耐腐蚀性的检测
[0105]通过盐雾实验对胶膜的耐腐蚀性做出检测，结果如下表所示：
[0106]表3胶膜的盐雾实验检测
[0107]
[0108]由上表可知，本发明胶膜的耐腐蚀性能良好，且国标<1级，而不加纳米硅或者用量不在发明使用范围内，胶膜在盐雾实验中会遭到破坏。

[0109] 2.1.4胶膜力学性能的测定分析
[0110]胶膜的拉伸粘接强度和断裂伸长率是胶膜是否优异的直接判断指标，如下数据是在(23±2)℃的温度条件下通过拉力试验，对胶膜的拉伸粘结强度和断裂伸长率进行的测定：
[0111]表4胶膜的拉伸粘结强度和断裂伸长率的测定
[0112]
[0113]通过表4可见，当纳米硅的含量为实施例2时，胶膜的力学性能最好，胶膜的拉伸强度为1.54Mpa，断裂伸长率为253％。

[0114] 2.2乳液性能的表征
[0115] 2.3.1FTIR表征
[0116]改性前和改性后乳液的红外光谱图由图1、图2可见，图1中Si-O的特征吸收带在1100～1000cm-1之间，图2中，907.6cm-1处出现的峰为Si-C的伸缩振动峰，在1066.4cm-1处出现的峰为Si-O的伸缩振动峰，说明纳米二氧化硅改性苯丙乳液中存在Si-O结构；2962.5cm -1,3438.7cm-1，1739.5cm-1分别是亚甲基，甲基和羰基的吸收峰，1600.1cm-1，1554.1cm-1，1455.1cm-1，1386.1cm-1为苯环的吸收骨架，1157.9cm-1，1066.4cm-1为2个相邻的醚键吸收峰，以1157.9cm-1强吸收和1066.4cm-1等醚键吸收组成的强宽吸收带表征了丙烯酸酯结构中酯基中C-O-C的吸收；在1635cm-1处没有峰，说明没有双键，表明各种单体都参加了反应。

[0117] 2.3.2SEM图谱分析
[0118]由图3、图4可知，采用优化工艺制备的纳米硅改性苯丙乳液粒子呈规则的蝴蝶状，分布相对均匀，粒子大小均匀且粒子内部交联度高，由此可知通过该方法改性的乳液稳定性良好，胶黏度高，颗粒均匀，所制得的胶膜交联程度高，稳定性好，耐水性及其他性能均较优异，为后续乳液的应用奠定了良好的基础。

[0119] 2.3.3乳液的DSC分析
[0120]从图5、图6可以看出，苯丙硅酮结构密封胶只有一个玻璃化转变温度，通过5图与6图的对比得出，经纳米硅改性的苯丙硅酮结构密封胶，因纳米二氧化硅与丙烯酸单体在分子上结合，通过化学接枝键合的方式将无机纳米粒子与有机高分子链连接起来形成稳定的网络结构，提高了体系的粘度，使得乳液的热稳定性提高，同时提高了乳液涂膜的稳定性、耐水性等多方面的性能，对苯丙硅酮结构密封胶的耐久性、耐水性等多方面的研究奠定了良好的基础。

[0121]3结论
[0122](1)通过物理共混的方法，将纳米硅以填料的方式均匀分散到苯丙乳液中，由于气相二氧化硅具有优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性等性能，所以纳米硅的加入在一定程度上很大的改善了苯丙乳液的稳定性、耐高温性和耐腐蚀性等多方面的性能。

[0123](2)实验表明，实施例2所得密封胶，经一系列检测得出有纳米硅改性苯丙乳液的各项性能较好。

[0124](3)分别用傅里叶红外光谱仪、SEM扫描电子显微镜和DSC差示扫描量热仪对乳液的结构、乳液的粒度分布以及乳液的玻璃化温度进行表征。

结果表明，改性后的苯丙乳液各方面性能均较优越。

[0125]综上所述，本发明已如说明书及图示内容，制成实际样品且经多次使用测试，从使用测试的效果看，可证明本发明能达到其所预期之目的，实用性价值乃无庸置疑。

以上所举实施例仅用来方便举例说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

图1
图2
图3
图4
图5
图6。