[发明专利]一种低拉伸模量的单组份湿气固化聚氨酯密封胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯防水材料技术领域，具体涉及一种低拉伸模量的单组份湿气固化聚氨酯密封胶及其制备方法。

背景技术

单组分聚氨酯密封胶是相对双组分聚氨酯密封胶而言的。双组分聚氨酯胶在使用的时候需要将A、B组分按比例均匀地混合才能起到粘接密封的效果；而单组分聚氨酯密封胶则直接使用，方便、简洁，施工简便。单组分湿气固化聚氨酯密封胶是指单组分聚氨酯胶是利用与空气中的微量的水蒸气反应而固化，与基材表面的活性基团反应起到粘接作用。

从20世纪70年代中期开始，单组份湿气固化聚氨酯密封胶以其高弹性、抗震能力强、耐化学腐蚀、质量轻等优点越来越广泛的用于建筑物、广场、公路作为嵌缝密封材料，以及汽车制造、玻璃安装、电子灌装、潜艇和火箭等的密封。然而现行的单组份湿固化聚氨酯密封胶在低温条件下拉伸模量较高，造成低温下的弹性回复性不良和断裂延伸率小，在受力振动条件下极易造成聚氨酯密封胶的断裂导致起不到密封防水作用。虽然有一些改性手段可以保持低温条件下拉伸模量维持在较低水平，但往往会会大幅降低抗拉强度，造成机械性能损失，而断裂延伸率也不能达到理想值，直接制约了聚氨酯密封胶在特殊气候条件下的应用。

发明内容

本发明的目的就是针对现有单组份湿气固化聚氨酯密封胶的不足，提供一种低温下仍然具有较低拉伸模量且综合机械性能良好的单组份湿气固化聚氨酯密封胶及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种低拉伸模量的单组份湿气固化聚氨酯密封胶，由如下重量组分的原料组成：异佛尔酮二异氰酸酯15-25份，两官能度聚醚多元醇30-45份，三官能度聚醚多元醇10-20份，二月桂酸二丁基锡0-0.5份，碳酸钙20-30份，疏水改性气相二氧化硅5-10份，噁唑烷酮0.5-1.5份，氧化铁黑0.5-1.5份。

优选地，所述低拉伸模量的单组份湿气固化聚氨酯密封胶由以下重量组分的原料组成：异佛尔酮二异氰酸酯15-20份，两官能度聚醚多元醇40-45份，三官能度聚醚多元醇10-15份，二月桂酸二丁基锡0.3-0.5份，碳酸钙20-25份，疏水改性气相二氧化硅6-8份，噁唑烷酮0.5-1.0份，氧化铁黑1-1.5份。

更优选地，所述低拉伸模量的单组份湿气固化聚氨酯密封胶由以下重量组分的原料组成：异佛尔酮二异氰酸酯15份，两官能度聚醚多元醇45份，三官能度聚醚多元醇10份，二月桂酸二丁基锡0.4份，碳酸钙22份，疏水改性气相二氧化硅6份，噁唑烷酮0.6份，氧化铁黑1份。

本发明还提供一种制备上述低拉伸模量的单组份湿气固化聚氨酯密封胶的方法，包括如下步骤：

(1)将聚醚多元醇加入搅拌釜，对搅拌釜抽真空并加热至110℃脱水2小时；

(2)降温至35-45℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯混合均匀，再加入二月桂酸二丁基锡，升温至85-95℃反应2h，降温至常温；

(3)加入碳酸钙、氧化铁黑、噁唑烷酮搅拌混合均匀，再加入疏水改性气相二氧化硅混合均匀，过滤包装，即可得到所述聚氨酯密封胶。

本发明的聚氨酯密封胶能够在低温下保持较低拉伸模量的原理在于原料组成中含有一定量的疏水改性气相二氧化硅。疏水改性气相二氧化硅可以提高聚氨酯密封胶的强度和延伸率，其作用机理如下：气相二氧化硅由于表面严重的配位不足、庞大的比表面积以及表面欠氧等特点，使它表现出极强的活性，提高了分子间作用力；同时尚有一部分气相二氧化硅颗粒仍然分布在高分子链的空隙中，表现很高的流涟性，从而使气相二氧化硅添加的聚氨酯密封胶材料强度、韧性、延展性均大幅度提高。

本发明的聚氨酯密封胶的原料组成中含有两官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇，聚醚多元醇和异佛尔酮二异氰酸酯发生酯化反应生成聚氨酯。通过不同官能度聚醚多元醇的合理配比，可以实现聚氨酯的弹性指标和强度指标的合理平衡——具体表现为：两官能度聚醚多元醇相对含量越高，合成的聚氨酯弹性越好；三官能度聚醚多元醇相对含量越高，合成的聚氨酯强度越高。通过对两官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇比例的控制，可以在保证弹性良好的前提下同时具有较高强度。

本发明聚氨酯密封胶的原料组分中包含的二月桂酸二丁基锡充当了聚酯反应的催化剂，有助于聚氨酯的快速固化。原料组分中的噁唑烷酮可以向合成的聚氨酯分子链中引入杂环结构，从而提升聚氨酯密封胶的耐热性、粘结性和韧性；此外，噁唑烷酮还可以充当潜固化剂，改善胶体反应性能。本发明的主料中还包括作为填料的碳酸钙以及作为颜料的氧化铁黑。