阅读说明：本技术 一种硅烷封端聚醚密封胶及其制备方法 (Silane-terminated polyether sealant and preparation method thereof ) 是由 高群 雷曼云 翟淑宁 汤明长 张伦生 于 2019-11-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种硅烷封端聚醚密封胶及其制备方法。所述密封胶包括短链硅烷封端聚醚多元醇,长链硅烷封端聚醚多元醇,增塑剂,碳酸钙,气相白炭黑,有机硅消泡剂,硅烷偶联剂及有机锡催化剂。制备方法为：将短链硅烷封端聚醚多元醇、长链硅烷封端聚醚多元醇、增塑剂、碳酸钙和气相白炭黑加入到行星搅拌釜中,搅拌混合均匀；然后加入硅烷偶联剂和有机硅消泡剂,抽真空并搅拌混合均匀；解除真空环境后加入有机锡催化剂,再次抽真空并搅拌混合均匀,即得到硅烷封端聚醚密封胶。本发明制备的硅烷封端聚醚密封胶具有高拉伸强度和断裂伸长率,优良的耐候性、耐久性、高的抗形变位移能力。(The invention discloses a silane-terminated polyether sealant and a preparation method thereof. The sealant comprises short-chain silane-terminated polyether polyol, long-chain silane-terminated polyether polyol, a plasticizer, calcium carbonate, fumed silica, an organic silicon defoaming agent, a silane coupling agent and an organic tin catalyst. The preparation method comprises the following steps: adding short-chain silane-terminated polyether polyol, long-chain silane-terminated polyether polyol, a plasticizer, calcium carbonate and fumed silica into a planetary stirring kettle, and uniformly stirring and mixing; then adding a silane coupling agent and an organic silicon defoaming agent, vacuumizing, stirring and mixing uniformly; and (3) after the vacuum environment is relieved, adding an organic tin catalyst, vacuumizing again, stirring and mixing uniformly to obtain the silane terminated polyether sealant. The silane-terminated polyether sealant prepared by the invention has high tensile strength and elongation at break, excellent weather resistance, durability and high deformation displacement resistance.)

一种硅烷封端聚醚密封胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅烷封端聚醚密封胶的制备方法，属于密封胶技术领域。

背景技术

有机硅密封胶和聚氨酯密封胶均有广泛应用，但它们都存在一些缺点，如有机硅密封胶易污染粘接区邻近部位、表面涂饰性差；聚氨酯密封胶有刺激气味，易产生气泡。端硅烷基聚醚密封胶是以端硅烷基聚醚(MS聚合物)为基础聚合物制备得到的一类新型硅烷改性聚醚密封胶。MS聚合物的结构特征是主链为大分子聚醚，端基是含有可水解基团的硅烷基，以它为基体的MS密封胶固化后的网络结构交联点是Si-O-Si键，交联点与交联点之间是大分子的聚醚长链。MS密封胶具有优良的耐候性、耐久性、高的抗形变位移能力，良好的粘接性、涂饰性、环境友善性、低粘污性以及优良作业性能，可应用于多个工业领域。硅烷改性聚醚密封胶近年来在国内发展迅速，具有广阔的发展空间。

专利CN109575869A公开了一种单组份湿气固化聚氨酯密封胶及其制备方法，通过控制聚氨酯树脂的比例减少二氧化碳的释放，提高聚氨酯预聚物交联度，聚氨酯胶固化过程强度上升实现对二氧化碳的抑制，可用于客车、轨道交通、船舶的玻璃接缝密封，并解决了湿气固化密封胶在高温高湿环境下固化的鼓包问题。

专利CN109536106A公开了一种高强度硅烷改性聚醚聚合物及其制备方法，在惰性气体保护和无水条件下，且在存在催化剂的情况下，使低分子量聚醚多元醇、环氧化物以及环氧基硅烷偶联剂进行聚合反应，得到硅烷改性聚醚聚合物，可水解的硅烷氧基在聚醚主链的侧链上，硅烷氧水解交联固化后可形成交联密度更大的三维网状结构，从而提升拉伸强度及粘接强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中有机硅密封胶和聚氨酯密封胶存在的强度低，结构不稳定，耐热性较差等技术问题。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种硅烷封端聚醚密封胶，其特征在于，包括以重量份数计的短链硅烷封端聚醚多元醇5～15份，长链硅烷封端聚醚多元醇20～30份，增塑剂5～35份，碳酸钙10～30份，气相白炭黑1～5份，有机硅消泡剂0.1～0.5份，硅烷偶联剂0.5～1.5份及有机锡催化剂0.1～0.3份。

优选地，所述的短/长链硅烷封端聚醚多元醇的制备方法包括以下步骤：

步骤1)：根据短/长链硅烷封端聚醚多元醇选择不同分子量的聚醚多元醇，该聚醚多元醇的一端为-OH封端，另一端为-C＝C-封端，将其与二异氰酸酯化合物按照摩尔比(1～2)：1加入到反应瓶中，加热至60～90℃，并在氮气保护下反应2～3h，形成以碳碳双键封端预聚物W；

步骤2)：将碳碳双键封端预聚物W与相应的含氢三甲氧基硅烷按照摩尔比1：(1～2)加入到反应瓶中，并加入氯铂酸催化剂，氯铂酸催化剂加入后的浓度为30～60ppm，将混合物加热至90～120℃，在氮气保护下反应3～6h，制得相应的短/长链硅烷封端聚醚多元醇。

优选地，所述的短链硅烷封端聚醚多元醇的数均分子量为1000～2000g/mol；长链硅烷封端聚醚多元醇的数均分子量大于9000g/mol。

更优选地，所述的短链硅烷封端聚醚多元醇所采用的聚醚多元醇为数均分子量500～1000g/mol的烯丙醇聚氧乙烯醚或烯丙醇聚氧丙烯醚；长链硅烷封端聚醚多元醇所采用的聚醚多元醇为数均分子量4000～6000g/mol的烯丙醇聚氧乙烯醚、烯丙醇聚氧丙烯醚和异戊烯醇聚氧乙烯醚中的任意一种。

更优选地，所述步骤2)中的二异氰酸酯化合物为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种。

优选地，所述的增塑剂为聚丙二醇2000、聚丙二醇3000和邻苯二甲酸二壬酯中的任意一种。

优选地，所述的有机硅消泡剂为甲基硅油、甲基苯基硅油和聚醚改性硅油中的任意一种。

优选地，所述的硅烷偶联剂为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和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。

优选地，所述的有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和二醋酸二丁基锡中的任意一种。

本发明还提供了上述硅烷封端聚醚密封胶的制备方法，其特征在于，将短链硅烷封端聚醚多元醇、长链硅烷封端聚醚多元醇、增塑剂、碳酸钙和气相白炭黑加入到行星搅拌釜中，搅拌混合均匀；然后加入硅烷偶联剂和有机硅消泡剂，抽真空并搅拌混合均匀；解除真空环境后加入有机锡催化剂，再次抽真空并搅拌混合均匀，即得到硅烷封端聚醚密封胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过选择不同分子量的硅烷封端聚醚多元醇，并调整填料、增塑剂的用量，提高所得硅烷改性密封胶的力学性能，在满足弹性要求的同时，兼具应力缓和特性，在长期处于拉伸状态的条件下，通过应力缓和作用，对应的拉伸模量会逐渐减少，降低密封胶在变形状态下的内应力，可最大限度地消除建筑基材收缩带来的影响，有效拓宽聚醚产品的适用范围。同时本发明采用的填料用量大，在促进提供应力缓和性能的同时，也相应的降低了制备成本，具有较好的经济效益。

本发明采用短链硅烷封端聚醚和长链硅烷封端聚醚多元醇作为基础聚合物，所采用的不同分子量的烯丙基聚醚多元醇与异氰酸酯的合成方法，可以很方便的制备出高分子量的硅烷封端聚醚多元醇，制备工艺简单，效率高，产品性能优异，长链硅烷封端聚醚多元醇的数均分子量大于9000g/mol，较高的摩尔质量可以使密封胶获得高的拉伸强度和高的断裂伸长率。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。

实施例1-4所采用的各种原料均为市售的常用原料。增塑剂采用聚丙二醇2000(PPG220)、聚丙二醇3000(PPG230)为工业级，生产厂家为佳化化学股份有限公司。氯铂酸催化剂、有机锡催化剂、轻质碳酸钙、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和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和沉淀白炭黑，试剂级，生产厂家为阿拉丁试剂公司。

实施例1-4制得的硅烷封端聚醚密封胶的拉伸强度、断裂伸长率按GB/T528-2009标准测试，采用意大利CARDANO AL CAMP公司的SUN500型万能材料试验机进行测试。

硅烷封端聚醚密封胶的硬度的测定按GB/T531.1-2008标准进行测试。

实施例1

短链硅烷封端聚醚多元醇的制备：(1)数均分子量为500g/mol的烯丙醇聚氧乙烯醚与甲苯二异氰酸酯按照摩尔比为2：1加入到反应瓶中，加热到60℃，并在氮气保护下反应3h，形成以碳碳双键封端预聚物W1：将碳碳双键封端预聚物W1与含氢三甲氧基硅烷按照摩尔比为1：1加入到反应瓶中，并加入60ppm氯铂酸催化剂，加热到90℃，并在氮气保护下反应6h，反应制得短链硅烷封端聚醚多元醇。

长链硅烷封端聚醚多元醇的制备：(1)数均分子量为6000g/mol的烯丙醇聚氧丙烯醚与甲苯二异氰酸酯按照摩尔比为2：1加入到反应瓶中，加热到90℃，并在氮气保护下反应2h，形成以碳碳双键封端预聚物W2：将碳碳双键封端预聚物W2与含氢三甲氧基硅烷按照摩尔比为1：2加入到反应瓶中，并加入30ppm氯铂酸催化剂，加热到120℃，并在氮气保护下反应3h，反应制得长链硅烷封端聚醚多元醇。

硅烷封端聚醚密封胶的制备(均以重量份数计)：将上述制备的短链硅烷封端聚醚多元醇15份；长链硅烷封端聚醚多元醇20份；增塑剂聚丙二醇2000(PPG220)5份；轻质碳酸钙10份；气相白炭黑5份；加入到行星搅拌釜，搅拌混合均匀，再加入硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份和甲基硅油0.1份，抽真空搅拌混合均匀，解除真空环境后加入催化剂二月桂酸二丁基锡0.1份，再抽真空搅拌混合均匀，即得到硅烷封端聚醚密封胶。

实施例2

短链硅烷封端聚醚多元醇的制备：(1)数均分子量为1000g/mol的烯丙醇聚氧丙烯醚与异佛尔酮二异氰酸酯按照摩尔比为2：1加入到反应瓶中，加热到90℃，并在氮气保护下反应2h，形成以碳碳双键封端预聚物W1：将碳碳双键封端预聚物W1与含氢三甲氧基硅烷按照摩尔比为1：2加入到反应瓶中，并加入30ppm氯铂酸催化剂，加热到120℃，并在氮气保护下反应3h，反应制得短链硅烷封端聚醚多元醇。

长链硅烷封端聚醚多元醇的制备：(1)数均分子量为4000g/mol的烯丙醇聚氧乙烯醚与异佛尔酮二异氰酸酯按照摩尔比为2：1加入到反应瓶中，加热到90℃，并在氮气保护下反应3h，形成以碳碳双键封端预聚物W2：将碳碳双键封端预聚物W2与含氢三甲氧基硅烷按照摩尔比为1：1加入到反应瓶中，并加入60ppm氯铂酸催化剂，加热到90℃，并在氮气保护下反应6h，反应制得长链硅烷封端聚醚多元醇。

硅烷封端聚醚密封胶的制备(均以重量份数计)：将上述制备的短链硅烷封端聚醚多元醇5份；长链硅烷封端聚醚多元醇30份；增塑剂聚丙二醇3000(PPG230)35份；轻质碳酸钙30份；气相白炭黑1份；加入到行星搅拌釜，搅拌混合均匀，再加入硅烷偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1.5份和甲基苯基硅油0.5份，抽真空搅拌混合均匀，解除真空环境后加入催化剂辛酸亚锡0.3份，再抽真空搅拌混合均匀，即得到硅烷封端聚醚密封胶。

实施例3

短链硅烷封端聚醚多元醇的制备：(1)数均分子量为750g/mol的烯丙醇聚氧丙烯醚与二苯基甲烷二异氰酸酯按照摩尔比为1.5：1加入到反应瓶中，加热到75℃，并在氮气保护下反应2.5h，形成以碳碳双键封端预聚物W1：将碳碳双键封端预聚物W1与含氢三甲氧基硅烷按照摩尔比为1：1.5加入到反应瓶中，并加入45ppm氯铂酸催化剂，加热到105℃，并在氮气保护下反应4.5h，反应制得短链硅烷封端聚醚多元醇。

长链硅烷封端聚醚多元醇的制备：(1)数均分子量为5000g/mol的异戊烯醇聚氧乙烯醚与二苯基甲烷二异氰酸酯按照摩尔比为1.5：1加入到反应瓶中，加热到75℃，并在氮气保护下反应2.5h，形成以碳碳双键封端预聚物W2：将碳碳双键封端预聚物W2与含氢三甲氧基硅烷按照摩尔比为1：1.5加入到反应瓶中，并加入45ppm氯铂酸催化剂，加热到105℃，并在氮气保护下反应4.5h，反应制得长链硅烷封端聚醚多元醇。

硅烷封端聚醚密封胶的制备(均以重量份数计)：将上述制备的短链硅烷封端聚醚多元醇10份；长链硅烷封端聚醚多元醇25份；增塑剂邻苯二甲酸二壬酯20份；轻质碳酸钙20份；气相白炭黑3份；加入到行星搅拌釜，搅拌混合均匀，再加入硅烷偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷1.5份和聚醚改性硅油0.3份，抽真空搅拌混合均匀，解除真空环境后加入催化剂二醋酸二丁基锡0.2份，再抽真空搅拌混合均匀，即得到硅烷封端聚醚密封胶。

实施例4

短链硅烷封端聚醚多元醇的制备：(1)数均分子量为1000g/mol的烯丙醇聚氧丙烯醚与甲苯二异氰酸酯按照摩尔比为1.8：1加入到反应瓶中，加热到80℃，并在氮气保护下反应3h，形成以碳碳双键封端预聚物W1：将碳碳双键封端预聚物W1与含氢三甲氧基硅烷按照摩尔比为1：2加入到反应瓶中，并加入50ppm氯铂酸催化剂，加热到110℃，并在氮气保护下反应5h，反应制得短链硅烷封端聚醚多元醇。

长链硅烷封端聚醚多元醇的制备：(1)数均分子量为6000g/mol的烯丙醇聚氧乙烯醚与甲苯二异氰酸酯按照摩尔比为2.0：1加入到反应瓶中，加热到80℃，并在氮气保护下反应3h，形成以碳碳双键封端预聚物W2：将碳碳双键封端预聚物W2与含氢三甲氧基硅烷按照摩尔比为1：2加入到反应瓶中，并加入50ppm氯铂酸催化剂，加热到110℃，并在氮气保护下反应5h，反应制得长链硅烷封端聚醚多元醇。

硅烷封端聚醚密封胶的制备(均以重量份数计)：将上述制备的短链硅烷封端聚醚多元醇5份；长链硅烷封端聚醚多元醇30份；增塑剂聚丙二醇3000(PPG230)20份；轻质碳酸钙30份；气相白炭黑2份；加入到行星搅拌釜，搅拌混合均匀，再加入硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份和甲基硅油0.1份，抽真空搅拌混合均匀，解除真空环境后加入催化剂二月桂酸二丁基锡0.2份，再抽真空搅拌混合均匀，即得到硅烷封端聚醚密封胶。

将实施例1-4制得的硅烷封端聚醚密封胶进行相关性能测试。试验结果如表1所示。

表1

材料性能	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					拉伸模量/MPa	2.7	3.2	2.9	3.4
硬度(邵氏A)	25	33	29	19
					断裂伸长率/％	690	560	630	750