一种高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法与流程

本发明涉及有机硅密封胶，具体涉及一种高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法。

背景技术：

1、有机硅密封胶为单组份的，可室温硫化型，非腐蚀性有机硅粘合密封胶。它利用空气中的水分，硫化形成弹性硅橡胶，对于金属、塑料、陶瓷、玻璃等具有优异的非腐蚀性粘接，且无需使用底漆。

2、有机硅密封胶被广泛应用于幕墙门窗及家装领域，它能有效提升建筑的防水密封，保温隔热等性能。近年来，高层建筑火灾频发给人们敲响了警钟。根据《建筑防火技术规范》，建筑应在每层楼板外沿采取防火措施，幕墙与每层楼板、隔墙处的缝隙应采用防火封堵材料进行封堵；楼梯间疏散门、疏散窗等应采用防火门窗，因此，建筑对防火密封胶要求越来越高，需求量越来越大。此外，国家对建筑材料有害成分挥发也进行了严格限制，对voc含量也进行了明确要求；而且随着人们对家居环境的要求越来越高，对密封胶产品的环保性、耐候性、耐化学性、美观性等提出了新的需求。

3、现有的有机硅密封胶的温度适用范围广，防水性、防震性、耐候性、耐化学性好，而且弹性、美观性、触变性、电绝缘性好，位移能力强，环保性好，但是有机硅密封胶的固化速度慢，机械强度、粘结性和本身的阻燃防火性较差。

4、为了克服上述问题，目前最常用的方法为向有机硅密封胶中加入混合催化剂、补强树脂、混合偶联剂、有机阻燃填料或防火填料，从而实现加快固化速度，增强机械强度、粘结性、防火性能的目的；但是首先，催化剂的过多加入会导致有机硅密封胶的弹性和位移能力下降，补强树脂的过多加入会导致有机硅密封胶的机械强度和触变性下降，此外，虽然混合偶联剂的加入能够提高有机硅密封胶的粘结性和耐候性，但是会导致有机硅密封胶的固化速度变慢；有机阻燃填料和防火填料的加入，不仅会导致有机硅密封胶粘结性的降低，有机阻燃填料的加入还会影响有机硅密封胶的耐高温性、耐化学性及导致有机硅密封胶表面粗糙，有颗粒，而防火填料的颜色一般以红色为止，不能调色，从而导致了有机硅密封胶的美观性差。综上所述，想要同时提高有机硅密封胶的固化速度、机械强度、粘结性、阻燃防火性，需要配合加入催化剂、补强树脂、偶联剂、有机阻燃填料或防火填料，还需要精准控制加入量，避免影响有机硅密封胶的弹性、触变性、位移能力、耐化学性，操作难度很大，而且还会牺牲有机硅密封胶的美观性。

5、因此，能够同时解决有机硅密封胶的固化速度慢，机械强度、粘结性和本身的阻燃防火性较差的同时，保证有机硅密封胶的弹性、触变性、位移能力、耐高温性、耐化学性、美观性，是有机硅密封胶研发中遇到的技术难点。

6、中国专利cn109679572b公开了一种硅酮防火密封胶及其制备方法，该硅酮防火密封胶由包括以下重量份的原材料的制备而成：α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、表面处理过的无机阻燃剂、表面处理过的氮-磷系阻燃剂、补强填料、交联剂a、交联剂b偶联剂、催化剂；制备的硅酮防火密封胶同时具有低模量、高位移能力，且阻燃级别能够达到v-0级，但是耐化学性和美观性差。

7、中国专利cn111040725b公开了一种硅酮防火密封胶及其制备方法，该硅酮防火密封胶包括：α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、二甲基硅油25-50份、阻燃剂50-120份、补强填料15-25份、交联控制剂1-10份、交联剂20-35份、扩链剂10-20份、偶联剂5-10份，催化剂0.1-1份；制备的硅酮防火密封胶的防火性好，机械强度高，还具有半透明性能，但是固化速度慢，耐化学性差。

8、中国专利cn113897171b公开了高位移脱醇型阻燃防火密封胶的制备方法，以重量份计，其原料包括α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、脱醇型扩链剂5-10份、反应性增塑剂30-60份、碳酸钙50-100份、超细改性阻燃填料40-90份、脱醇型固化剂25-55份、触变剂5-20份和第一催化剂1份；制备的密封胶具有优秀的耐化学性、防火性、粘结性，但是固化速度慢，耐高温性差。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法，能够提高有机硅密封胶的固化速度、机械强度、粘结性、本身的阻燃防火性的同时，保证有机硅密封胶的弹性、触变性、位移能力、耐高温性、耐化学性、美观性。

2、为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

3、一种高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法，由以下步骤组成：制备阻燃填料，制备促进剂，混料；

4、所述制备阻燃填料由以下步骤组成：制备混合填料，偶联接枝，固载锌离子；

5、所述制备混合填料，将氢氧化镁、氢氧化铝、氮化硅、二氧化硅、硅酸铝混合均匀后，研磨至粒径为1-3μm，得到混合填料；

6、所述制备混合填料中，氢氧化镁、氢氧化铝、氮化硅、二氧化硅、硅酸铝的重量比为21-24:10-12:3-5:2-3:13-15；

7、所述偶联接枝，将混合填料、混合偶联液加入反应器中，将反应器的温度控制至40-45℃，搅拌转速控制至200-250rpm，搅拌30-35min后，加入壳聚糖-交联剂-丙烯酸水溶液，继续搅拌20-25min，加入单宁酸，继续搅拌1-1.5h后，离心，控制离心时的转速为6000-7000rpm，时间为5-6min，离心结束将沉淀物置于50-55℃下烘干，得到偶联接枝后的填料；

8、所述偶联接枝中，混合填料、混合偶联液、壳聚糖-交联剂-丙烯酸水溶液、单宁酸的重量比为20-22:200-220:50-60:1.8-2；

9、所述混合偶联液的制备方法为，将二硬脂酰氧异丙基硼酸酯与γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入无水乙醇中，搅拌均匀，得到混合偶联剂；

10、所述混合偶联液的制备中，二硬脂酰氧异丙基硼酸酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇的重量比为18-20:20-23:1000-1100；

11、所述壳聚糖-交联剂-丙烯酸水溶液的制备方法为，将丙烯酸、壳聚糖、n,n’-亚甲基双丙烯酰胺溶于去离子水中，搅拌均匀，得到壳聚糖-交联剂-丙烯酸水溶液；

12、所述壳聚糖-交联剂-丙烯酸水溶液的制备中，丙烯酸、壳聚糖、n,n’-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水的重量比为5-5.5:0.5-0.6:0.3-0.4:11-13；

13、所述固载锌离子，将偶联接枝后的填料、固载液混合后进行超声震荡，控制超声震荡的频率为30-40khz，时间为20-25min，超声震荡结束后离心，控制离心时的转速为6000-7000rpm，时间为6-8min，离心结束将沉淀物置于70-75℃下烘干，得到阻燃填料；

14、所述固载锌离子中，偶联接枝后的填料与固载液的重量比为20-22:160-180；

15、所述固载液的制备方法为，将氯化锌、乙酸锌、柠檬酸溶于去离子水中，搅拌均匀，得到固载液；

16、所述固载液的制备中，氯化锌、乙酸锌、柠檬酸溶于去离子水的重量比为5-6:2-3:8-10:600-650；

17、所述制备促进剂，将醋酸水溶液、壳聚糖加入反应器中，将反应器的温度控制至40-45℃，搅拌速度控制至200-250rpm，搅拌1-1.5h，加入硫酸铝，继续搅拌3-3.5h后倒出，得到壳聚糖溶胶；将氨水加入反应器中，将反应器的温度控制至40-45℃，然后向反应器中缓慢滴加壳聚糖溶胶，滴加结束后静置3-3.5h，过滤，使用去离子水将滤渣清洗3-4次，得到促进剂；

18、所述制备促进剂中，醋酸水溶液、壳聚糖、硫酸铝、氨水的重量比50-52:1.5-1.8:2.3-2.5:200-220；

19、所述醋酸水溶液的质量分数为2.5-3%；

20、所述氨水的质量分数为25-28%；

21、所述壳聚糖溶胶的滴加速度为0.8-1ml/min；

22、所述混料，将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、羟基封端聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、纳米碳酸钙、阻燃填料加入捏合机中，在120-150℃下混炼脱水70-90min，冷却至室温，得到基料；将基料、单羟基封端的二甲基硅油、甲基三丁酮肟基硅烷、促进剂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、钛螯合物催化剂加入高速搅拌机中进行高速搅拌，控制高速搅拌的真空度为0.088-0.092mpa，转速为300-500rpm，搅拌80-100min后，得到高性能防火耐高温有机硅密封胶；

23、所述混料中，α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、羟基封端聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、纳米碳酸钙、阻燃填料、单羟基封端的二甲基硅油、甲基三丁酮肟基硅烷、促进剂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、钛螯合物催化剂的重量比为90-92:6-8:10-12:27-30:35-38:20-22:10-12:3-4:1.2-1.5:0.18-0.2；

24、所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷在25℃下的粘度为30000-50000mpa·s；

25、所述羟基封端聚二甲基硅氧烷在25℃下的粘度为80000-100000mpa·s；

26、所述纳米碳酸钙的粒径为50-100nm；

27、所述钛螯合物催化剂的制备方法为，将二异丙氧基双乙酰丙酮钛与钛酸四异丙酯等质量混合均匀，得到钛螯合物催化剂。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

29、（1）本发明的高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法，通过加入促进剂，能够提高有机硅密封胶的固化速度，制备的有机硅密封胶的表干时间为6-7min，固化速度为3.23-3.28mm/24h；

30、（2）本发明的高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法，通过加入促进剂，能够提高有机硅密封胶的机械强度，制备的有机硅密封胶的剪切强度为2.31-2.38mpa，断裂伸长率为583-591%；

31、（3）本发明的高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法，通过加入促进剂，能够提高有机硅密封胶的粘结性，制备的有机硅密封胶的100%定伸粘结性为无破坏，冷拉热压±50%粘结性为无破坏；

32、（4）本发明的高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法，制备的有机硅密封胶的耐火完整性为a3等级，耐火隔热性为a3等级；

33、（5）本发明的高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法，通过加入促进剂，能够提高有机硅密封胶的弹性，制备的有机硅密封胶的弹性恢复率为87-91%；

34、（6）本发明的高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法，通过在偶联接枝后的填料上固载锌离子，能够提高制备的有机硅密封胶的触变性，制备的有机硅密封胶的垂直下垂度为0mm，水平下垂度为无变形；

35、（7）本发明的高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法，通过加入促进剂，能够提高有机硅密封胶的位移能力，制备的有机硅密封胶的50lm位移要求为通过；

36、（8）本发明的高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法，通过在偶联接枝后的填料上固载锌离子，能够提高制备的有机硅密封胶的美观性，制备的有机硅密封胶无泡孔、无颗粒、半透明；

37、（9）本发明的高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法，通过加入促进剂，能够提高有机硅密封胶的耐高温性，将本发明制备的有机硅密封胶置于250℃下高温处理24h，剪切强度为2.28-2.37mpa，断裂伸长率为578-589%，100%定伸粘结性为无破坏，冷拉热压±50%粘结性为无破坏，弹性恢复率为85-90%；

38、（10）本发明的高性能防火耐高温有机硅密封胶的制备方法，通过在偶联接枝后的填料上固载锌离子，能够提高制备的有机硅密封胶的耐化学性，将本发明制备的有机硅密封胶完全浸泡于质量分数为10%的盐酸水溶中，在23℃下浸泡24h，剪切强度为2.24-2.34mpa，断裂伸长率为576-579%，100%定伸粘结性为无破坏，冷拉热压±50%粘结性为无破坏，弹性恢复率为84-91%；将本发明制备的有机硅密封胶完全浸泡于质量分数为10%的氢氧化钠水溶中，在23℃下浸泡24h，剪切强度为2.27-2.35mpa，断裂伸长率为580-590%，100%定伸粘结性为无破坏，冷拉热压±50%粘结性为无破坏，弹性恢复率为84-90%。