一种耐盐雾腐蚀双组分硅酮结构胶及其制备方法与流程

本技术涉及硅酮结构胶领域，尤其是涉及一种耐盐雾腐蚀双组分硅酮结构胶及其制备方法。

背景技术：

1、双组分硅酮结构胶具有优异的粘结性能、耐候性能以及耐紫外老化性能，主要用于玻璃幕墙的结构性粘结装配，将建筑幕墙中的金属构件与幕墙玻璃紧密结合。

2、但是随着建筑幕墙对结构胶性能要求的不断提高，除了常规的力学性能以及粘结性能，环境对于结构胶的影响也受到越来越多的关注，其中对于盐雾环境，尤其是在海滨城市中，大气中的盐雾会对结构胶造成损坏，从而对金属构件造成腐蚀，目前经过耐盐雾处理的结构胶虽然在一定程度上具有了耐盐雾腐蚀的能力，但是拉伸保持率下降明显，达不到标准要求。

技术实现思路

1、为得到一种兼具耐盐雾腐蚀和高性能的双组分结构胶，本技术提供了一种耐盐雾腐蚀双组分硅酮结构胶及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供了一种耐盐雾腐蚀双组分硅酮结构胶，包括a组分和b组分，所述a组分和b组分包括以下质量份数的原料：

3、a组分：

4、107基胶85～105份；

5、填料90～120份；

6、二甲基硅油10～30份；

7、b组分：

8、气相二氧化硅4～10份；

9、炭黑15～20份；

10、二甲基硅油32～40份；

11、交联剂12～40份；

12、偶联剂20～46份；

13、催化剂0.01～0.1份；

14、所述偶联剂包括质量份数为9～26的丙烯酸改性环氧基硅烷低聚物。

15、优选的，在使用过程中，a组分与b组分的体积比为(8～12)：1。

16、优选的，所述丙烯酸改性环氧基硅烷低聚物的平均聚合度为5～10。

17、优选的，所述107基胶粘度为20000～50000cst。

18、优选的，所述填料包括纳米碳酸钙、硅藻土、高岭土、硅微粉中的一种或几种的组合。

19、更优选的，填料为纳米碳酸钙，纳米碳酸钙的粒径为40～100nm。

20、优选的，二甲基硅油的粘度为50～1000mm2/s。

21、通过采用上述技术方案，在盐雾环境下，水分以及溶解于水分中的各种氯化物分子会通过结构胶中孔隙向其内部扩散，水分子会促进硅酮结构胶发生溶胀，而氯化物溶液的进入使得结构胶内部与外部之间产生浓度差，在渗透压的作用下空气中的水分子加速向硅酮结构胶内部渗透，硅酮结构胶的分子之间会发生酚醚键的断裂反应，同时水分子会破坏硅酮结构胶中大分子链间的范德华力以及氢键作用，导致界面脱粘。加入环氧基硅烷低聚物，它能够与107基胶的硅酮键之间进行交联反应，一方面可以提高硅酮结构胶的致密性，减少水分子以及氯化物分子的侵蚀，另一方面环氧基作为疏水性基团，可以减少在使用过程中硅酮结构胶对于水分的吸收，水分被排斥在硅酮结构胶外部，不易引起硅酮结构胶发生溶胀。同时环氧基团为反应活性强的官能团，能够与基体材料表面的官能团发生反应，增加结构胶与基体的粘结力。

22、但是环氧基硅烷低聚物的疏水性不足，实现不了良好的防水抗渗效果，通过丙烯酸改性环氧基硅烷低聚物，引入憎水性的烷基基团，可以进一步提高结构胶的疏水性能，水分通过硅酮结构胶的可能性也大幅度降低，有利于阻止水分子以及各种氯化物分子浸入界面。同时通过丙烯酸改性，提高了环氧基硅烷低聚物支化度，增加了硅酮架构胶的致密度，提高硅酮结构胶的防水抗渗性，有利于防止盐雾腐蚀。

23、优选的，所述丙烯酸改性环氧基硅烷低聚物由环氧硅烷偶联剂的低聚物与丙烯酸化合物反应制得，制备原料包括质量比为100：(45～50)：(4～7)：(10～13)的环氧基硅烷偶联剂、改性交联剂、催化剂以及丙烯酸化合物。

24、优选的，所述环氧基硅烷偶联剂包括γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-(环氧丙氧基丙基)甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种的组合；所述改性交联剂包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯中的一种或几种的组合；所述催化剂为n,n-二甲基乙酰胺。

25、更优选的，所述环氧基硅烷偶联剂为质量比为(0.9～1.4)：1的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷。

26、优选的，所述丙烯酸化合物包括质量比为(0.8～1.2)：1的甲基丙烯酸和丙基丙烯酸的混合物。

27、优选的，所述丙烯酸改性环氧基硅烷低聚物的制备过程如下：

28、s1.在溶剂中添加环氧基硅烷偶联剂、改性交联剂以及催化剂后，调节溶液ph值为3～4，在45～60℃下搅拌混合后加入去离子水，升温至100～120℃之后，搅拌反应2～4h得预反应物；

29、s2.调节预反应物温度为35～45℃，加入丙烯酸化合物，搅拌反应3～6h，经过减压蒸馏得到丙烯酸改性环氧基硅烷低聚物。

30、优选的，在s1步骤中通过饱和盐酸水溶液来调节溶液的ph值。

31、优选的，所述溶剂包括甲醇、乙醇中的一种或几种。

32、优选的，溶剂质量为环氧基硅烷偶联剂质量的40～50％；去离子水质量为环氧基硅烷偶联剂质量的10～20％。

33、通过采用上述技术方案，环氧基硅烷偶联剂溶解于溶剂中之后，溶液在酸性条件下，通过催化剂的作用，环氧基硅烷偶联剂进行醇解反应，水解成有机硅烷三醇，在后续反应中逐渐缩合成聚合度更高的硅醇低聚物，加入丙烯酸化合物与硅醇低聚物反应，丙烯酸化合物含有的羧基能够与硅醇基发生酯化反应，同时在二类交联剂的作用下，有利于形成体型结构的丙烯酸改性环氧基硅烷低聚物，体型结构的丙烯酸改性环氧基硅烷低聚物有利于增加硅酮结构胶的结构致密度，增加硅酮结构胶的交联密度，从而增加硅酮结构胶的防水抗渗性，提高结构胶耐盐雾腐蚀的能力。

34、在选用环氧基硅烷偶联剂以及丙烯酸化合物时，选用反应活性高的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷以及反应活性低的3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷进行混用以及反应活性高的甲基丙烯酸和反应活性低的丙基丙烯酸进行混用，可以增加反应过程以及产物的稳定性，使反应产物能够控制在一定范围内，达到预想的效果，有效增加硅酮结构胶的防水抗渗性。同时选用的丙烯酸化合物均为短链的丙烯酸，在反应过程中分子间不易缠结，可以提高丙烯酸化合物与环氧基硅烷偶联剂的接枝率。

35、优选的，所述s2步骤中还添加有质量为环氧基硅烷偶联剂质量3～5％的羟基酸化合物，所述羟基酸化合物包括α-羟基酸、β-羟基酸、γ-羟基酸和δ-羟基酸中的一种或几种的组合。

36、通过采用上述技术方案，由于经过丙烯酸改性的环氧基硅烷低聚物含有大量的疏水性基团，虽然可以提高硅酮结构胶的防水抗渗性，但是疏水基团的大量存在会带来较大的空间位阻，降低硅酮结构胶的交联度，导致硅酮结构胶的致密度下降，防水抗渗性降低，耐盐雾腐蚀性能细致下降。在丙烯酸改性环氧基硅烷低聚物中增加少量羟基基团，羟基基团可以作为交联过程中的活性点，可以补偿由于疏水性基团增加而降低的交联密度，交联密度的提升可以增加硅酮结构胶的致密度，有效阻止水分子以各类氯化物分子通过，同时羟基基团的引入使得硅酮结构胶与基材之间形成氢键结构，增加了硅酮结构胶与基材的粘结力。

37、优选的，所述偶联剂还包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、n-2-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、三氨基硅烷n-(哌嗪基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、三氨基硅烷3-二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种的组合。

38、通过采用上述技术方案，偶联剂中包含的氨基基团可以加强硅酮结构胶与基材的粘结强度，有效抵抗水分以及各种氯化物分子的浸入。

39、优选的，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡，二醋酸二丁基锡，二月桂酸二辛基锡、辛酸亚锡中的一种或几种的组合。

40、优选的，所述交联剂包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、聚硅酸乙酯、聚甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、环戊基三乙氧基硅烷中的一种或几种的组合。

41、第二方面，本技术还提供了一种耐盐雾腐蚀双组分硅酮结构胶的制备方法，包括以下步骤制备得到：

42、a组分的制备：在反应釜中加入107基胶、填料以及二甲基硅油，在130～150℃的真空条件下，搅拌混合1～2h即得a组分；

43、b组分的制备：将炭黑与二甲基硅油进行预混合，混合后添加到反应釜中，在140～160℃的真空条件下搅拌混合10～20min，混合后依次加入交联剂和气相二氧化硅，在相同条件下搅拌混合20～40min，混合均匀后加入偶联剂和催化剂，继续搅拌50～70min即得b组分。

44、优选的，a组分制备过程中的真空条件以及b组分制备过程中的真空条件，真空度要求在-0.09mpa～-0.1mpa。

45、综上所述，本技术具有如下有益效果：

46、1.本技术提供的一种耐盐雾腐蚀双组分硅酮结构胶所用原料包括丙烯酸改性环氧基硅烷低聚物，其中环氧基与丙烯酸中含有的烷基基团都属于疏水性基团，能够增加硅酮结构胶的疏水性，盐雾环境下，水分以及水分中含有的氯化物分子被排斥，通过硅酮结构胶的可能性大幅度降低，从而增加了硅酮结构胶的防水抗渗性，从而增加硅酮结构胶的耐盐雾腐蚀性。

47、2.丙烯酸改性环氧基硅烷低聚物的制备过程中还添加有羟基酸，由于疏水性基团增加带来了大的位阻效应，造成单位体积内的活性基团数目减少，交联密度下降，羟基酸以及环氧基团作为反应活性基团，增加了硅酮结构胶的交联活性点，增加了交联密度，提高了结构致密性。同时羟基基团能够与基材之间形成氢键键合作用，增加硅酮结构胶与基材的粘结力。