CN101831271B - 中空玻璃用双组份有机硅密封胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种中空玻璃用双组份有机硅密封胶及其制备方法和应用，属于建筑用高分子密封材料技术领域。包括A组份和B组份，所述A组份是由下列重量份比的原料组成：封端聚二甲基硅氧烷100份、增塑剂10～30份、填料100～400份；所述B组份是由下列重量份比的原料组成：增塑剂100份、炭黑20～60份，交联剂30～70份、增粘剂20～60份和催化剂0.2～2份。100％拉伸伸长模量为0.3～0.5MPa，断裂伸长率300～600％，水汽透过率2.5g/m2.d～4.5g/m2.d，对中空玻璃基材附着力好并且对基材无腐蚀；提供的制备方法工艺简单设备要求不苛刻，反应副产物无腐蚀性，可保障双组份低透气率中空玻璃有机硅密封胶的技术效果的全面体现；应用于中空玻璃边框中可起到理想的水气阻隔效果。
Description
技术领域
本发明属于建筑用高分子密封材料技术领域，具体涉及一种中空玻璃用双组份有机硅密封胶，并且还涉及该有机硅密封胶的制备方法和应用。
背景技术
随着社会的进步、经济的发展和人民生活水平的提高，能源问题日益突出，节能已成为一场全球性的革命，建筑物节能也不例外。近几年来，人们对改善居住条件的要求越来越高，房屋建筑本身为了追求采光和栖身恬静度，普遍向着大窗户方向发展，但是建筑物的窗户越大，节能效果就越差。据我国统计资料表明，通过窗户散失的能量约占建筑物消耗能量的50％。国内外的实践证明，提高建筑物外墙的保温性能，特别是提高窗户的保温性能是防止建筑物热量散失的最经济和最有效的方法。使用中空玻璃门窗是降低建筑门窗、外墙的能耗，提高建筑门窗、外墙的隔热性能和气密性能的行之有效的方法。
中空玻璃是由两片或三片玻璃构成，使用粘结剂在周边粘结密封，将玻璃片与内含干燥剂的金属框如铝合金框粘结，同时在玻璃层间填充惰性气体，使玻璃层间形成干燥惰性气体空间，制成高效隔音隔热中空玻璃系统。中空玻璃系统具有良好的隔热、隔音性能，美观适用，并可降低建筑物自重，是一种新型建筑材料。
目前我国中空玻璃存在的主要问题是使用寿命短，主要表现为：使用一个时期如一年或几年后易出现结露或结霜现象，尽管玻璃未破裂，但作为中空玻璃应当起到的作用已荡然无存。中空玻璃的使用寿命的长短无疑取决于中空玻璃系统的密封性和结构稳定性，因为，中空玻璃在使用过程中始终受到外来的水汽渗透和温度变化的影响。因此，不仅要求密封胶具有理想的得以防止外来的水汽进入中空玻璃的惰性气体层内的密封效果，而且要求密封胶能可靠地保障门窗系统的结构稳定，因为中空玻璃安装之后时常面临来自外界的温差、气压和风荷载等外力的影响。
目前，无论国外还是国内，中空玻璃生产主要采用胶结法，并且普遍采用两道密封法，第一道密封胶主要采用丁基胶，第二道密封胶主要采用聚氨酯胶、聚硫胶或有机硅密封胶，其中，有机硅密封胶的使用占主导地位。丁基胶的水汽通过率为2g/m2.d，聚硫胶的水汽透过率为19g/m2.d，聚氨酯胶的水汽通过率为12g/m2.d。普通有机硅密封胶因其水汽透过率高，通常为50g/m2.d。采用丁基胶作为第一道密封，由于丁基胶的水汽透过率低，能起到阻断水汽的作用。第二道密封胶要求强度和粘结性能好，保持中空玻璃系统结构的稳定性。虽然聚硫胶和聚氨酯胶有弹性，透气率较低，但由于聚硫胶和聚氨酯胶抗紫外线能力低、耐候性和耐高低温性能均不如有机硅密封胶，造成中空玻璃系统使用过程中老化造成粘结破坏，缩短中空玻璃系统的使用寿命。同时由于聚硫胶和聚氨酯胶生产过程中有异臭味，对环境不友好等原因而越来越不为人们所冷遇。有机硅密封胶具有卓越的抗紫外线和抗气候老化性能，可在阳光、臭氧、雨和雪等恶劣的气候环境中保持弹性、不撕裂、龟裂和变脆；耐高低温(-50～200℃)性能优异；具有极宽的使用温度和在宽的温度范围内抗形变等理想的性能。但是，已有技术中的即目前广为使用于中空玻璃上的有机硅密封胶由于阻水汽透过的效果并不能达到令人满意的程度，从而无法保证中空玻璃系统使用寿命达到预期要求，在很大程度上制约了在中空玻璃上的应用。
在已公开的文献如中国发明专利授权公告号CN100347263C介绍的“一种表面可涂的聚氨酯改性有机硅密封胶及其制备方法”的方案中未提及密封胶的水汽透过率；又如CN100572487C推荐的“自催化交联型有机硅密封胶及其制备方法”的方案中同样未提及水汽透过率的问题；再如公开号CN101649170A提供的“硅丙防水密封胶”也未涉及水汽透过率方面的内容。可见，迄今为止，在已公开的专利文献中均未见诸有如何提高有机硅密封胶阻隔水汽透过的效果的技术启示。为此，本申请人进行了长时间的探索与实验，并且获得了成功，即，使有机硅密封胶既具有合适的模量和理想的耐候性，又具有低透气率(低水蒸汽透过率)，解决了长期以来业已界期取解决而未能解决的技术问题，下面所要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种低水汽透过率、模量合适和耐候性好的中空玻璃用双组份有机硅密封胶。
本发明的任务还在于提供一种中空玻璃用双组份有机硅密封胶的制备方法，方法工艺简练、无需特殊设备，制备过程中的副产物无腐蚀性，并且能保障所述中空玻璃用双组份有机硅密封胶的低透气率的技术效果的体现。
本发明的任务又在于提供一种中空玻璃用双组份有机硅密封胶的应用，对中空玻璃边框起到良好的水气阻隔效果。
本发明的任务是这样来完成的，一种中空玻璃用双组份有机硅密封胶，包括A组份和B组份，所述A组份是由下列重量份比的原料组成：封端聚二甲基硅氧烷100份、增塑剂10～30份、填料100～400份；所述B组份是由下列重量份比的原料组成：增塑剂100份、炭黑20～60份，交联剂30～70份、增粘剂20～60份和催化剂0.2～2份。
在本发明的一个具体的实施例中，所述的封端聚二甲基硅氧烷为经(CH2O)3SiO0.5(三甲氧基硅氧基)、CH3(CH2O)2SiO0.5(二甲氧基甲基硅氧基)、(CH3)2(CH2O)SiO0.5(二甲基甲氧基硅氧基)、(CH3CH2O)3SiO0.5(三乙氧基硅氧基)、CH3CH2(CH2O)2SiO0.5(乙基二甲氧基硅氧基)或(CH3CH2)2(CH2O)SiO0.5(二乙基甲氧基硅氧基)中的任意一种封端的聚二甲基硅氧烷。
在本发明的另一个具体的实施例中，所述的增塑剂为馏程范围在120～250℃及粘度在50～500厘泊的氢化矿物油、甲基硅油、苯基硅油、粘度在100～500厘泊的羟基硅油中的任意一种或者一种以上的组合。
在本发明的又一个具体的实施例中，所述的填料为纳米轻质碳酸钙、硫酸钡、重质碳酸钙、云母粉、硅微粉、沉淀白炭黑、炭黑中的任意一种或者其组合，所述的纳米轻质碳酸钙和重质碳酸钙均为由脂肪酸、硅烷偶联剂或树脂酸改性的纳米活性轻质碳酸钙和重质碳酸钙。
在本发明的再一个具体的实施例中，所述的交联剂为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的任意一种或者一种以上的组合。
在本发明的还一个具体的实施例中，所述的增粘剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-(β-胺乙基)-γ-氨丙基-甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙酰氧丙基-三乙酰氧基硅烷中的任意一种或者一种以上的组合。
在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的催化剂为金属催化剂，所述的金属催化剂为二月桂酸二丁基锡、二辛基二月桂酸锡、二丁基二醋酸锡、二丁基苯甲酸锡中的任意一种或者一种以上的组合。
本发明的还一任务是这样来完成的，一种中空玻璃用双组份有机硅密封胶的制备方法，其是将封端聚二甲基硅氧烷100份、增塑剂10～30份及填料100～400份投入真空捏合机中脱水共混，控制捏合温度、控制真空度和控制共混时间，共混结束后转入搅拌釜中搅拌冷却至室温，灌装得到A组分；将增塑剂100份、炭黑20～60份、交联剂30～70份、增粘剂20～60份和催化剂0.2～2份投入到搅拌釜中混合，保持真空度、搅拌釜的搅拌器的转速和搅拌混合时间，混合结束后，灌装得到B组分。
在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的控制捏合温度是将捏合温度控制为100～150℃；所述的控制真空度是将真空度控制为0.06～0.095MPa；所述的控制共混时间是将共混时间控制为30～100min；所述的保持真空度是将真空度保持为0.06～0.095MPa；所述的保持搅拌釜的搅拌器的转速是将转速保持为200～800rpm/min；所述的保持搅拌混合时间是将时间保持为30～90min。
本发明的又一任务是这样来完成的，一种中空玻璃用双组份有机硅密封胶的应用，其是按重量份比将A组份7-13份与B组份1份充分混合均匀后填充到中空玻璃边框中。
本发明提供的技术方案具有以下技术效果：100％拉伸伸长模量为0.3～0.5MPa，断裂伸长率300～600％，水汽透过率2.5g/m2.d～4.5g/m2.d，对中空玻璃基材附着力好并且对基材无腐蚀；提供的制备方法工艺简单设备要求不苛刻，反应副产物无腐蚀性，可保障双组份低透气率中空玻璃有机硅密封胶的技术效果的全面体现；应用于中空玻璃边框中可起到理想的水气阻隔效果。
具体实施方式
以下实施例是对本发明作进一步阐述，用于向相关领域和行业的技术人员展示发明人已知的使用本发明的最佳实施方式，但并不限制本发明的内容及范围。可以对以下实施方案进行修改而不超出本发明的范围，对于本领域和相关行业的技术人员而言，通过以下实施例对于实施本发明方法是显而易见的。因此，在权利要求书及其等同物的范围内，可以通过与以下具体描述不同的方式实施本发明。
实施例1：
按重量份数，将粘度为80000cps的并且由二甲基甲氧基硅氧基[(CH3)2(CH2O)SiO0.5]封端的聚二甲基硅氧烷100份、增塑剂即甲基硅油10份和填料即经树脂酸改性的纳米活性轻质碳酸钙100份放入捏合机搅拌釜，保持温度120℃，真空度保持0.06～0.09MPa范围内脱水共混90min，过三辊碾磨机碾磨2次，冷却至室温后灌装得到A组分；同样按重量份数，将甲基硅油100份、炭黑20份、交联剂甲基三甲氧基硅烷30份、增粘剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷20份和催化剂二月桂酸二丁基锡0.2份加入高速分散搅拌釜内，真空度保持0.06～0.09MPa，转速保持250rpm混合30min，灌装得到B组份。按重量份比将A组份和B组份以10∶1比例充分混合均匀，填充到中空玻璃边框中，固化后生成双组份低透气率中空玻璃有机硅密封胶层。固化后产品性能测试结果详见附表1。
实施例2：
按重量份数将粘度为80000cps的并且由三甲氧基硅氧基[(H2O3)SiO0.5]封端的聚二甲基硅氧烷100份，增塑剂即馏程范围在120-150℃以及粘度在50-500厘泊的氢化矿物油15份和经硅烷偶联剂改性的重质碳酸钙120份放入捏合机搅拌釜，保持温度130℃，真空度保持0.06～0.09MPa范围内脱水共混75min，过三辊碾磨机碾磨2次，冷却至室温，灌装得到A组份；同样按重量份数将甲基硅油100份、炭黑40份、交联剂乙基三甲氧基硅烷50份、增粘剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷25份和催化剂二辛基二月桂酸锡1份加入高速分散搅拌釜内，真空度保持0.06～0.09MPa，转速保持400rpm混合45min后灌装，得到B组份。按重量份比将A组份和B组份以7∶1比例充分混合，填充到中空玻璃边框中，固化后生成双组份低透气率中空玻璃有机硅密封胶。固化后产品性能测试结果详见附表1。
实施例3：
按重量份数将粘度为80000cps的并且由乙基二甲氧基硅氧基[CH3CH2(CH2O)2SiO0.5]封端的聚二甲基硅氧烷100份、增塑剂苯基硅油12份和硫酸钡200份放入捏合机搅拌釜，保持温度150℃，真空度保持0.06～0.09MPa范围内脱水共混30min，过三辊碾磨机碾磨2次，冷却至室温，经灌装得到A组份；同样按重量份数将甲基硅油100份、炭黑25份、交联剂甲基三乙氧基硅烷70份、增粘剂N-(β-胺乙基)-γ-氨丙基-甲基二甲氧基硅烷40份和催化剂二丁基二醋酸锡2份加入高速分散搅拌釜内，真空度保持0.06～0.09MPa，转速保持780rpm混合35min后，经灌装得到B组份。按重量份比将A组份和B组份以13∶1比例充分混合，填充到中空玻璃边框中，固化后生成双组份低透气率中空玻璃有机硅密封胶。固化后产品性能测试结果详见附表1。
实施例4：
按重量份数将粘度为80000cps的并且由三乙氧基硅氧基[(CH3CH2O)3SiO0.5]封端的聚二甲基硅氧烷100份、增塑剂即粘度在100-500厘泊的羟基硅油20份和云母粉400份放入捏合机搅拌釜，保持温度125℃，真空度保持0.06～0.09MPa范围内脱水共混80min，过三辊碾磨机碾磨2次，冷却至室温，灌装得到A组份；同样按重量份数将甲基硅油100份、炭黑60份、交联剂乙基三乙氧基硅烷40份、增粘剂γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷60份和催化剂二辛基二月桂酸锡0.5份加入高速分散搅拌釜内，真空度保持0.06～0.09MPa，转速保持350rpm混合85min，灌装得到B组份。将A组份和B组份以11∶1比例充分混合，填充到中空玻璃边框中，固化后生成双组份低透气率中空玻璃有机硅密封胶。固化后产品性能测试结果详见附表1。
实施例5：
按重量份数将粘度为80000cps的并且经乙基二甲氧基硅氧基[CH3CH2(CH2O)2SiO0.5]封端聚二甲基硅氧烷100份、增塑剂甲基硅油20份、馏程范围在120-250℃及粘度在50-500厘泊的氢化矿物油10份和硅微粉105份放入捏合机搅拌釜，保持温度135℃，真空度保持0.06～0.09MPa范围内脱水共混85min，过三辊碾磨机碾磨2次，冷却至室温，灌装得到A组份；按重量份数将甲基硅油100份、炭黑22份、交联剂乙烯基三乙氧基硅烷35份、增粘剂氨丙基三乙氧基硅烷30份和催化剂二丁基苯甲酸锡1份加入高速分散搅拌釜内，真空度保持0.06～0.09MPa，转速保持280rpm混合60min，灌装得到B组份。按重量份数将A组份和B组份以9∶1比例充分混合均匀，填充到中空玻璃边框中，固化后生成双组份低透气率中空玻璃有机硅密封胶。固化后产品性能测试结果详见附表1。
实施例6：
按重量份数将粘度为80000cps的并且由二乙基甲氧基硅氧基[(CH3CH2)2(CH2O)SiO0.5]封端聚二甲基硅氧烷100份、增塑剂甲基硅油32份和沉淀白炭黑100份放入捏合机搅拌釜，保持温度115℃，真空度保持0.06～0.09MPa范围内脱水共混95min，过三辊碾磨机碾磨2次，冷却至室温，灌装得到A组份；按重量份数将甲基硅油50份、苯基硅油50份、炭黑55份、交联剂甲基三甲氧基硅烷30份、乙烯基三乙氧基硅烷30份、增粘剂γ-甲基丙酰氧丙基-三乙酰氧基硅烷30份和催化剂二月桂酸二丁基锡0.5以及二辛基二月桂酸锡0.5份加入高速分散搅拌釜内，真空度保持0.06～0.09MPa，转速保持300rpm混合40min，灌装得到B组份。按重量份数将取A组份和B组份以12∶1比例充分混合，填充到中空玻璃边框中，固化后生成双组份低透气率中空玻璃有机硅密封胶。固化后产品性能测试结果详见附表1。
实施例7：
按重量份数将粘度为80000cps的并且由二乙基甲氧基硅氧基[(CH3CH2)2(CH2O)SiO0.5]封端的聚二甲基硅氧烷100份、增塑剂甲基硅油30份、云母粉200份和经脂肪酸改性的纳米轻质碳酸钙100份放入捏合机搅拌釜，保持温度140℃，真空度保持0.06～0.09MPa范围内脱水共混40min，过三辊碾磨机碾磨2次，冷却至室温并且灌装得到A组份；按重量份数将甲基硅油100份、炭黑20份、交联剂乙基三甲氧基硅烷40份、乙烯基三甲氧基硅烷30份、增粘剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷30份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷30份、催化剂二月桂酸二丁基锡1份和二丁基二醋酸锡0.5份加入高速分散搅拌釜内，真空度保持0.06～0.09MPa，转速保持250rpm混合30min，灌装得到B组份。按重量份数将A组份和B组份以10∶1比例充分混合，填充到中空玻璃边框中，固化后生成双组分低透气率中空玻璃有机硅密封胶。固化后产品性能测试结果详见附表1。
比较例：
按重量份数将粘度为80000cps的聚二甲基硅氧烷100份、增塑剂甲基硅油30份、纳米活性轻质碳酸钙100份、重质碳酸钙100份和硅微粉50份放入捏合机搅拌釜，保持温度120℃，真空度保持0.06～0.09MPa范围内脱水共混90min，过三辊碾磨机碾磨2次，冷却至室温并灌装，得到A组份；按重量份数将甲基硅油100份、炭黑20份、交联剂乙基三甲氧基硅烷40份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷40份和催化剂二月桂酸二丁基锡1份加入高速分散搅拌釜内，真空度保持0.06～0.09MPa，转速保持250rpm混合30min得B组份。按重量份数将A组份和B组份以10∶1比例充分混合，填充到中空玻璃边框中，固化后生成双组份低透气率中空玻璃有机硅密封胶。固化后产品性能测试结果详见附表1。
附表1测试结果
Claims (6)
1.一种中空玻璃用双组份有机硅密封胶，包括A组份和B组份，其特征在于所述A组份是由下列重量份比的原料组成：封端聚二甲基硅氧烷100份、增塑剂10～30份、填料100～400份；所述B组份是由下列重量份比的原料组成：增塑剂100份、炭黑20～60份，交联剂30～70份、增粘剂20～60份和催化剂0.2～2份，所述的封端聚二甲基硅氧烷为经三甲氧基硅氧基、二甲氧基甲基硅氧基、二甲基甲氧基硅氧基、三乙氧基硅氧基、乙基二甲氧基硅氧基或二乙基甲氧基硅氧基中的任意一种封端的聚二甲基硅氧烷，所述的增塑剂为馏程范围在120～250℃及粘度在50～500厘泊的氢化矿物油、甲基硅油、苯基硅油、粘度在100～500厘泊的羟基硅油中的任意一种或者一种以上的组合，所述的交联剂为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的任意一种或者一种以上的组合。
2.根据权利要求1所述的中空玻璃用双组份有机硅密封胶，其特征在于所述的填料为纳米轻质碳酸钙、硫酸钡、重质碳酸钙、云母粉、硅微粉、沉淀白炭黑、炭黑中的任意一种或者其组合，所述的纳米轻质碳酸钙和重质碳酸钙均为由脂肪酸、硅烷偶联剂或树脂酸改性的纳米活性轻质碳酸钙和重质碳酸钙。
3.根据权利要求1所述的中空玻璃用双组份有机硅密封胶，其特征在于所述的增粘剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙酰氧丙基-三乙酰氧基硅烷中的任意一种或者一种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的中空玻璃用双组份有机硅密封胶，其特征在于所述的催化剂为金属催化剂，所述的金属催化剂为二月桂酸二丁基锡、二辛基二月桂酸锡、二丁基二醋酸锡、二丁基苯甲酸锡中的任意一种或者一种以上的组合。
5.一种如权利要求1所述的中空玻璃用双组份有机硅密封胶的制备方法，其特征在于其是将封端聚二甲基硅氧烷100份、增塑剂10～30份及填料100～400份投入真空捏合机中脱水共混，控制捏合温度、控制真空度和控制共混时间，共混结束后转入搅拌釜中搅拌冷却至室温，灌装得到A组分；将增塑剂100份、炭黑20～60份、交联剂30～70份、增粘剂20～60份和催化剂0.2～2份投入到搅拌釜中混合，保持真空度、搅拌釜的搅拌器的转速和搅拌混合时间，混合结束后，灌装得到B组分，所述的控制捏合温度是将捏合温度 控制为100～150℃；所述的控制真空度是将真空度控制为0.06～0.095MPa；所述的控制共混时间是将共混时间控制为30～100min；所述的保持真空度是将真空度保持为0.06～0.095MPa；所述的保持搅拌釜的搅拌器的转速是将转速保持为200～800rpm/min；所述的保持搅拌混合时间是将时间保持为30～90min。
6.一种如权利要求1所述的中空玻璃用双组份有机硅密封胶的应用，其特征在于其是按重量份比将A组份7-13份与B组份1份充分混合均匀后填充到中空玻璃边框中。
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