一种卷材粘结用硅烷改性密封胶及其制备方法与流程

本发明涉及密封胶领域，具体涉及一种卷材粘结用硅烷改性密封胶及其制备方法。

背景技术：

防水卷材主要用于建筑墙体、屋面、隧道等工程领域，作为整个工程防水的主要屏障，在工程防水、防渗漏中起到重要的作用。按材料类别的不同分为沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材。其中合成高分子防水卷材包含三元乙丙防水卷材、聚乙烯丙纶复合卷材、氯化聚乙烯防水卷材和聚氯乙烯防水卷材等。防水卷材分为自粘防水卷材和非自粘防水卷材。自粘防水卷材一般采用合成橡胶、增粘剂和优质道路石油沥青作为粘结层。非自粘型防水卷材施工必须通过拼接工艺一般采用凝固性粘合剂粘结或热熔焊接构成整体防水面。目前大量工程卷材搭接失效和收边防水处理不到位导致很多建筑工程出现渗漏。市场上也慢慢意识到胶粘搭接和胶粘收边的重要性，然而目前在市面上还没有合适的密封胶产品适用于该领域。

不适用主要问题点包含：①常规密封胶一般采用硅烷类促粘剂，与常用的聚烯烃基材的相容性差，导致搭接不牢；②密封胶常用的小分子增塑剂迁移到沥青及合成橡胶内溶解溶胀导致自粘层粘结失效。

技术实现要素：

为了解决现有密封胶对卷材的粘结性差、粘结易失效的问题，本发明第一发明提供了一种卷材粘结用硅烷改性密封胶。

本发明的卷材粘结用硅烷改性密封胶，制备原料包含以下的组分：

硅烷改性树脂25～45％；

羟基封端聚氨酯树脂10～25％；

塑料促粘剂4～10％；

补强填料20～50％；

交联剂0.2～2％；

第一催化剂0.02～1.5％；

助剂1～8％；

助剂包含除水剂，羟基封端聚氨酯树脂的粘度为10000～50000mpa·s，塑料促粘剂由固含量20～30％的氯化烯烃和余量的稀释剂组成，稀释剂为氯代烃和芳香族化合物中的至少一种。

相对于现有技术，本发明的卷材粘结用硅烷改性密封胶采用硅烷改性树脂作为主体结构，适用多数防水卷材基材、建筑基面基材的粘结，通过制备的粘度为10000～50000mpa·s羟基封端聚氨酯树脂替代常规硅烷改性胶中的邻苯类增塑剂和聚醚增塑剂，制备的羟基封端聚氨酯树脂分子量较大，不会对卷材常用的沥青基和sis(苯乙烯～异戊二烯～苯乙烯三嵌段共聚物)基发生溶解或溶胀，塑料促粘剂中稀释剂可以活化基材表面，从而与氯代烯烃协效改善密封胶对三元乙丙橡胶、聚丙烯和聚乙烯等非极性基材的粘附附着力，通过羟基封端聚氨酯树脂和塑料促粘剂的协同作用，使得本发明的卷材粘结用硅烷改性密封胶，对于各种常见的卷材具有良好的粘结强度和粘结稳定性，非常适合卷材搭接及收边等应用场景。

进一步的，硅烷改性树脂包含氢硅烷封端聚醚树脂类、异氰酸酯基硅烷封端聚醚树脂类和氨基硅烷封端聚氨酯树脂类中的至少一种。含氢硅烷封端聚醚树脂(ms)是市售s203h、s303h、sax400、sax510和sax520的一种或几种按任意配比组成。异氰酸酯基硅烷封端聚醚树脂(stpe)是市售stp-e10、stp-e15、stp-e30、stp-e35、xt-50、xt-55、hms1207、hms1203的一种或几种按任意配比组成。氨基硅烷封端聚氨酯树脂(spu)是市售xp2458、xp2636的一种或几种按任意配比组成。

进一步的，羟基封端聚氨酯树脂，以重量百分数计，制备原料包含多元醇85～96％、多异氰酸酯3.99～15％和第二催化剂0.01～0.1％。羟基封端聚氨酯树脂可以采用如下的制备方法制备：按比例将多元醇加入真空反应釜中，在100℃～110℃的真空条件下脱水1.5h～2h，并控制混合物的水分含量为100ppm～300ppm，然后降温至85℃～95℃后，在氮气保护条件下加入配方量的多异氰酸酯和第二催化剂进行反应2h～6h，即制得羟基封端聚氨酯树脂。羟基封端聚氨酯树脂具有活性羟基端基，同时该羟基可以与硅烷改性树脂共存，可以起到更好的增塑和降低粘度的作用。

进一步的，多元醇的分子量为1000～8000。

进一步的，多元醇为聚氧化乙烯多元醇，聚氧化丙烯多元醇，聚酯多元醇中至少一种。进一步的，可以为聚氧化丙烯多元醇。

进一步的，多异氰酸酯为脂肪族异氰酸酯。脂肪族异氰酸酯由异佛尔酮二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯，二环己基甲烷二异氰酸酯，1,4-环己烷二异氰酸酯的一种或几种按任意配比组成。采用低活性的脂肪族异氰酸酯与多元醇羟基反应，过程温和，树脂粘度批次稳定性好

进一步的，第二催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种。

进一步的，氯化烯烃为氯含量为20～40％的氯化聚乙烯，氯化聚丙烯中的至少一种。

进一步的，助剂包含触变剂、抗氧剂、光稳定剂和紫外线吸收剂中的至少一种。进一步的，除水剂为a-171，抗氧剂为1010，1035和1076中的一种或几种按任意配比组成，光稳定剂是292、622和770中的一种或几种按任意配比组成，紫外线吸收剂是uv326和uv327中的一种或几种按任意配比组成。

进一步的，触变剂为聚酰胺蜡粉，氢化蓖麻油，改性脲中的至少一种。触变剂的加入增强密封胶的施工性，利于里面施工，初始粘结性好，同时极性聚酰胺类、氢化蓖麻油或聚脲类触变剂的加入有利于改善密封胶与混凝土之间的附着力。

进一步的，第一催化剂为有机锡催化剂。进一步的，有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡，二丁基二醋酸锡、鳌合锡的一种或几种按任意配比组成。

进一步的，补强填料由滑石粉，高岭土，重质碳酸钙，轻质碳酸钙，活性纳米碳酸钙，钛白粉，高岭土，硅微粉的一种或几种按任意配比组成。

进一步的，交联剂为含三官能度的甲氧基或乙氧基硅烷，包含γ-氨丙基三甲氧基硅烷，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，苯基三甲氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，苯胺甲基三乙氧基硅烷的一种或几种按任意配比组成。

本发明第二方面提供了上述卷材粘结用硅烷改性密封胶的制备方法，包含依次的以下步骤：

初步混合：将配方量的硅烷改性树脂、羟基封端聚氨酯树脂于40～55℃的真空条件下混合10～20min，加入除水剂，得到第一混合物；

二次混合：将第一混合物置于惰性气体、常压条件下，加入配方量的干燥过的补强填料、塑料促粘剂和助剂混合0.5～1.5h，得到第二混合物；

真空反应：依次向第二混合物中加入配方量的交联剂和第一催化剂，于真空环境下反应0.5～2h，即制得第一反应生产物。

常压过滤：将第一反应生产物置于惰性气体、常压条件下进行过滤，即得到卷材粘结用硅烷改性密封胶。

本发明的卷材粘结用硅烷改性密封胶的制备方法，针对各材料和反应的特点进行设计，可以稳定生产，得到的卷材粘结用硅烷改性密封胶适用于卷材粘结领域的需要，粘结性强，粘结稳定。

具体实施方式

本发明的卷材粘结用硅烷改性密封胶，以重量百分数计，制备原料包含以下的组分：硅烷改性树脂25～45％，可以为但不限于为25％、28％、33％、35％、38％、40％、43％、45％，羟基封端聚氨酯树脂10～25％，可以为但不限于为10％、12％、15％、17％、19％、21％、23％、25％，塑料促粘剂4～10％，可以为但不限于为4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％，补强填料20～50％，可以为但不限于为20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％，交联剂0.2～2％，可以为但不限于为0.2％、0.4％、0.5％、0.7％、1％、1.2％、1.5％、2％，第一催化剂0.02～1.5％，可以为但不限于为0.02％、0.04％、0.08％、0.1％、0.2％、0.4％、0.8％、1.2％、1.5％，羟基封端聚氨酯树脂的粘度为10000～50000mpa·s，可以为但不限于为10000、15000、20000、25000、30000、35000、40000、45000、50000mpa·s，塑料增粘剂固含量20～30％的氯化烯烃和余量的稀释剂组成，固含量可以为但不限于为20％、22％、24％、25％、26％、28％、30％。

其中，羟基封端聚氨酯树脂，以重量百分数计，制备原料包含多元醇85～96％、多异氰酸酯3.99～15％和第二催化剂0.01～0.1％，多元醇的含量可以为但不限于为85％、87％、89％、90％、92％、94％、96％、多异氰酸酯的含量可以为但不限于为3.99％、4％、6％、8％、10％、12％、13％、15％，第二催化剂含量可以为但不限于为0.01％、0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.1％。

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下述物品均可通过市售或常规方法得到。

实施例1

一种卷材粘结用硅烷改性密封胶，其制备原料包含以下重量百分数的组分

羟基封端聚氨酯树脂由以下重量百分数的组分组成：

聚氧化丙烯二元醇90％

异佛尔酮二异氰酸酯4.99％

二月桂酸二丁基锡0.01％

羟基封端聚氨酯树脂，粘度15000mpa·s。其中，聚氧化丙烯二元醇分子量为4000。

羟基封端聚氨酯树脂的制备：按比例将多元醇加入真空反应釜中，在105℃的真空条件下脱水1.5h，并控制混合物的水分含量为250ppm，然后降温至85℃后，在氮气保护条件下加入配方量的多异氰酸酯和第二催化剂进行反应3h，即制得羟基封端聚氨酯树脂。

塑料促粘剂由固含量为28％的氯化聚丙烯及余量的二甲苯作为的稀释剂构成。氯化聚丙烯的氯含量为30％。

上述卷材粘结用硅烷改性密封胶的制备方法，它包含以下步骤：

初步混合：将配方量的硅烷改性树脂，羟基封端聚氨酯树脂和除水剂加入到行星反应釜预先真空条件下，50℃混合15min，得到第一混合物。

二次混合：回氮气至常压后往第一混合物中加入配方量的干燥过的补强填料、塑料促粘剂、触变剂、抗氧剂、光稳定剂和紫外线吸收剂混合1h，得到第二混合物。

真空反应：进一步往第二混合物中依次加入配方量的交联剂和第一催化剂，于真空环境下反应1h，即制得第一反应生产物。

常压过滤：再回氮气至常压，将第一反应生产物过滤后，即为卷材粘结用硅烷改性密封胶。

实施例2

一种卷材粘结用硅烷改性密封胶，其制备原料包含以下重量百分数的组分

羟基封端聚氨酯树脂由以下重量百分数的组分组成：

聚氧化丙烯二元醇70％

聚氧化丙烯三元醇17％

六亚甲基二异氰酸酯12.95％

辛酸亚锡0.05％

羟基封端聚氨酯树脂，粘度30000mpa·s。其中，聚氧化丙烯三元醇的分子量为5000，聚氧化丙烯二元醇分子量为2000。

羟基封端聚氨酯树脂的制备：按比例将多元醇加入真空反应釜中，在110℃的真空条件下脱水2h，并控制混合物的水分含量为270ppm，然后降温至92℃后，在氮气保护条件下加入配方量的多异氰酸酯和第二催化剂进行反应4h，即制得羟基封端聚氨酯树脂。

塑料促粘剂由固含量为30％的氯化聚丙烯及余量的作为稀释剂的氯苯构成。氯化聚丙烯的氯含量为35％。

上述卷材粘结用硅烷改性密封胶的制备方法，它包含以下步骤：

初步混合：将配方量的硅烷改性树脂，羟基封端聚氨酯树脂和除水剂加入到行星反应釜预先真空条件下，45℃混合20min，得到第一混合物。

二次混合：回氮气至常压后往第一混合物中加入配方量的干燥过的补强填料、塑料促粘剂、触变剂、抗氧剂、光稳定剂和紫外线吸收剂混合1h，得到第二混合物。

真空反应：进一步往第二混合物中依次加入配方量的交联剂和第一催化剂，于真空环境下反应1.5h，即制得第一反应生产物。

常压过滤：再回氮气至常压，将第一反应生产物过滤后，即为卷材粘结用硅烷改性密封胶。

实施例3

一种卷材粘结用硅烷改性密封胶，其制备原料包含以下重量百分数的组分

羟基封端聚氨酯树脂由以下重量百分数的组分组成：

聚氧化丙烯二元醇84％

聚氧化丙烯三元醇10％

二环己基甲烷二异氰酸酯5.98％

辛酸亚锡0.02％

羟基封端聚氨酯树脂，粘度25000mpa·s。其中，聚氧化丙烯二元醇分子量为2000，聚氧化丙烯三元醇的分子量为6000。

羟基封端聚氨酯树脂的制备：按比例将多元醇加入真空反应釜中，在100℃的真空条件下脱水1.5h，并控制混合物的水分含量为280ppm，然后降温至95℃后，在氮气保护条件下加入配方量的多异氰酸酯和第二催化剂进行反应5h，即制得羟基封端聚氨酯树脂。

塑料促粘剂由固含量为32％的氯化聚丙烯及余量的作为稀释剂的甲苯构成。氯化聚丙烯的氯含量为30％。

上述卷材粘结用硅烷改性密封胶的制备方法，它包含以下步骤：

初步混合：将配方量的硅烷改性树脂，羟基封端聚氨酯树脂和除水剂加入到行星反应釜预先真空条件下，50℃混合12min，得到第一混合物。

二次混合：回氮气至常压后往第一混合物中加入配方量的干燥过的补强填料、塑料促粘剂、触变剂、抗氧剂、光稳定剂和紫外线吸收剂混合0.5h，得到第二混合物。

真空反应：进一步往第二混合物中依次加入配方量的交联剂和第一催化剂，于真空环境下反应1.5h，即制得第一反应生产物。

常压过滤：再回氮气至常压，将第一反应生产物过滤后，即为卷材粘结用硅烷改性密封胶。

实施例4。

一种卷材粘结用硅烷改性密封胶，其制备原料包含以下重量百分数的组分

羟基封端聚氨酯树脂由以下重量百分数的组分组成：

聚氧化丙烯三元醇95％

异佛尔酮二异氰酸酯4.97％

二月桂酸二丁基锡0.03％

羟基封端聚氨酯树脂，粘度45000mpa·s。其中，聚氧化丙烯三元醇分子量为6000。

羟基封端聚氨酯树脂的制备：按比例将多元醇加入真空反应釜中，在102℃的真空条件下脱水1.2h，并控制混合物的水分含量为230ppm，然后降温至87℃后，在氮气保护条件下加入配方量的多异氰酸酯和第二催化剂进行反应4.5h，即制得羟基封端聚氨酯树脂。

塑料促粘剂由固含量为30％的氯化聚丙烯及余量的作为稀释剂的二甲苯构成。氯化聚丙烯的氯含量为30％。

上述卷材粘结用硅烷改性密封胶的制备方法，它包含以下步骤：

初步混合：将配方量的硅烷改性树脂，羟基封端聚氨酯树脂和除水剂加入到行星反应釜预先真空条件下，48℃混合18min，得到第一混合物。

二次混合：回氮气至常压后往第一混合物中加入配方量的干燥过的补强填料、塑料促粘剂、触变剂、抗氧剂、光稳定剂和紫外线吸收剂混合1.2h，得到第二混合物。

真空反应：进一步往第二混合物中依次加入配方量的交联剂和第一催化剂，于真空环境下反应1.5h，即制得第一反应生产物。

常压过滤：再回氮气至常压，将第一反应生产物过滤后，即为卷材粘结用硅烷改性密封胶。

实施例5

一种卷材粘结用硅烷改性密封胶，其制备原料包含以下重量百分数的组分

羟基封端聚氨酯树脂由以下重量百分数的组分组成：

聚氧化丙烯二元醇90％

异佛尔酮二异氰酸酯4.99％

二月桂酸二丁基锡0.01％

羟基封端聚氨酯树脂，粘度15000mpa·s。其中，聚氧化丙烯二元醇分子量为4000。

羟基封端聚氨酯树脂的制备：按比例将多元醇加入真空反应釜中，在105℃的真空条件下脱水1.5h，并控制混合物的水分含量为250ppm，然后降温至85℃后，在氮气保护条件下加入配方量的多异氰酸酯和第二催化剂进行反应3h，即制得羟基封端聚氨酯树脂。

塑料促粘剂由固含量为28％的氯化聚丙烯及余量的二甲苯作为的稀释剂构成。氯化聚丙烯的氯含量为30％。

上述卷材粘结用硅烷改性密封胶的制备方法，它包含以下步骤：

初步混合：将配方量的硅烷改性树脂、除水剂和羟基封端聚氨酯树脂加入到行星反应釜预先真空条件下，50℃混合15min，得到第一混合物。

二次混合：回氮气至常压后往第一混合物中加入配方量的干燥过的补强填料、塑料促粘剂、触变剂、抗氧剂、光稳定剂和紫外线吸收剂混合1h，得到第二混合物。

真空反应：进一步往第二混合物中依次加入配方量的交联剂和第一催化剂，于真空环境下反应1h，即制得第一反应生产物。

常压过滤：再回氮气至常压，将第一反应生产物过滤后，即为卷材粘结用硅烷改性密封胶。

对比例1

一种硅烷改性密封胶，其制备原料包含以下重量百分数的组分

增塑剂为邻苯类增塑剂dop。

塑料促粘剂由固含量为28％的氯化聚丙烯及余量的作为稀释剂的二甲苯构成。氯化聚丙烯的氯含量为30％。

上述硅烷改性密封胶的制备方法，它包含以下步骤：

初步混合：将配方量的硅烷改性树脂，增塑剂和除水剂加入到行星反应釜预先真空条件下，50℃混合15min，得到第一混合物。

二次混合：回氮气至常压后往第一混合物中加入配方量的干燥过的补强填料、塑料促粘剂、触变剂、抗氧剂、光稳定剂和紫外线吸收剂混合1h，得到第二混合物。

真空反应：进一步往第二混合物中依次加入配方量的交联剂和第一催化剂，于真空环境下反应1h，即制得第一反应生产物。

常压过滤：再回氮气至常压，将第一反应生产物过滤后，即为硅烷改性密封胶。

对比例2

一种硅烷改性密封胶，其制备原料包含以下重量百分数的组分

羟基封端聚氨酯树脂由以下重量百分数的组分组成：

聚氧化丙烯二元醇90％

异佛尔酮二异氰酸酯4.99％

二月桂酸二丁基锡0.01％

羟基封端聚氨酯树脂，粘度15000mpa·s。其中，聚氧化丙烯二元醇分子量为4000。

羟基封端聚氨酯树脂的制备：按比例将多元醇加入真空反应釜中，在105℃的真空条件下脱水1.5h，并控制混合物的水分含量为250ppm，然后降温至85℃后，在氮气保护条件下加入配方量的多异氰酸酯和第二催化剂进行反应3h，即制得羟基封端聚氨酯树脂。

促粘剂为kh560。

上述硅烷改性密封胶的制备方法，它包含以下步骤：

初步混合：将配方量的硅烷改性树脂，羟基封端聚氨酯树脂和除水剂加入到行星反应釜预先真空条件下，50℃混合15min，得到第一混合物。

二次混合：回氮气至常压后往第一混合物中加入配方量的干燥过的补强填料、塑料促粘剂、触变剂、抗氧剂、光稳定剂和紫外线吸收剂混合1h，得到第二混合物。

真空反应：进一步往第二混合物中依次加入配方量的交联剂和第一催化剂，于真空环境下反应1h，即制得第一反应生产物。

常压过滤：再回氮气至常压，将第一反应生产物过滤后，即为硅烷改性密封胶。

性能检测：

硬度：参照gb/t531；

拉伸强度和断裂伸长率：参照gb/t528；

表干时间：参照gb/t13477；

下垂度：参照gb/t13477；

固化速度：参照hg/t4363；

与各基材的粘结性：参照hg/t4363。

表1实施例1-5及对比例1-2的性能结果

注：cf为胶体内聚破坏；af为界面粘结破坏。ng为对自粘层溶解；ok为对自粘层不溶解。

从以上数据中可以得到：实施例1-5，密封胶理化性能良好，同时与常规各种卷材和混凝土粘结性能良好，符合卷材搭接和收边应用的技术指标要求。对比例1，采用常规增塑剂dop取代实施例1中的羟基封端聚氨酯树脂，由于引入了小分子增粘剂，密封胶粘结性测试结构与卷材自粘层出现溶解现象，粘附性测试不合格；对比例2采用常规硅烷促粘剂kh560取代实施例1中的塑料促粘剂，该密封胶仅与混凝土粘结有效，但与卷材胎基层粘结性能不合格，无法满足卷材粘结这一领域的要求。上述区别是因为本发明通过制备的粘度为10000～50000mpa·s羟基封端聚氨酯树脂替代常规硅烷改性胶中的邻苯类增塑剂和聚醚增塑剂，制备的羟基封端聚氨酯树脂分子量较大，不会对卷材常用的沥青基和sis(苯乙烯～异戊二烯～苯乙烯三嵌段共聚物)基发生溶解或溶胀，塑料促粘剂中稀释剂可以活化基材表面，从而与氯代烯烃协效改善密封胶对三元乙丙橡胶、聚丙烯和聚乙烯等非极性基材的粘附附着力，通过羟基封端聚氨酯树脂和塑料增粘剂的协同作用，使得本发明的卷材粘结用硅烷改性密封胶，对于各种常见的卷材具有良好的粘结强度和粘结稳定性，非常适合卷材搭接及收边等应用场景。若缺少其中一种组分，都不能够发挥协同作用，从而不能获得一种适用于卷材粘结的硅烷改性密封胶。

实施例5的综合性能较实施例1-4略差，这是因为其使用的助剂较少，但是其综合性能明显好于对比例1-2，也可以实现本发明的协同作用。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，但是也并不仅限于实施例中所列，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。