一種非污染型聚氨酯密封材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在長期使用過程中不會由于環(huán)境變化而造成材料內(nèi)部組成發(fā)生變化引起老化和受到污染的一種新型聚氨酯密封材料及制備方法，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，雙組份聚氨酯材料是指主要由多異氰酸酯和含有羥基的聚酯或聚醚反應(yīng)生成的含有一定異氰酸酯基的預(yù)聚物作為基劑(或稱主劑)，由活性羥基化合物、填料、溶劑、助劑及催化劑經(jīng)混合而成的膏體作為固化劑(或稱硬化劑)，經(jīng)充分混合后發(fā)生酯化反應(yīng)，生成含有氨基甲酸酯鍵，脲鍵、取代脲鍵、醚鍵和酯鍵的交聯(lián)聚合物，因而可在室溫下進(jìn)行施工和固化的密封材料。
作為雙組份密封材料的基劑，對預(yù)聚物的鏈節(jié)組成、異氰酸酯基的含量及粘度應(yīng)有一定范圍的要求。在原有技術(shù)中基劑多由甲苯二異氰酸酯與多元醇聚醚反應(yīng)而成，為了調(diào)節(jié)基劑的反應(yīng)性和粘度，常需加入一定量的溶劑、助劑和催化劑等。固化劑的制備同樣由于其反應(yīng)性、施工觸變性和對固化體機(jī)械物理性能的要求，在按反應(yīng)分子比計量要求加入活性羥基化合物后尚須加入一定量的填料、催化劑、溶劑和助劑等。
聚氨酯密封材料一般要求在施工前對雙組份進(jìn)行充分混合，混合后的物料既要有一定的可使用期限(不少于3小時)，又要有適當(dāng)?shù)谋砀蓵r間(不多于24小時)，同時最終形成的固化體要求有一定的強(qiáng)度、彈性、粘結(jié)性和變形性能。為了達(dá)到這些指標(biāo)和滿足施工性能的需要，在原有技術(shù)中，雙組份聚氨酯密封材料對基劑和固化劑的組成設(shè)計中都需加入一些催化劑、溶劑或助劑。這些溶劑或助劑的組成，多為低分子量的有機(jī)化合物，如甲苯、二甲苯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯和辛酸正壬基酯等，以調(diào)整基劑、固化劑及混合后膏體的粘度、施工性和固化體的性能等。這樣在所制備的密封材料中，普遍存在的問題是:盡管施工性和新制樣品的各種按常規(guī)指標(biāo)檢測的性能均可達(dá)到要求，但隨著使用期限的延長，密封材料內(nèi)部所加入的小分子量溶劑和助劑會不斷迀移和析出，這不僅造成本體材料性能的劣化(如抗拉強(qiáng)度和彈性恢復(fù)率降低、斷裂伸長率減少等)，而且使密封材料表面由于大量吸附各種灰塵、雜質(zhì)等而造成表面污染，極大地影響到建筑物外裝修的質(zhì)量。
這種主要由于溶劑和助劑迀移而引起的污染性和材質(zhì)劣化已經(jīng)引起密封材料生產(chǎn)和使用廠家的重視。例如日本橫濱橡膠株式會社在1997年即申請了一種非污染性濕氣硬化的聚氨酯密封材料的專利(特開平9-328676)，該專利中采用的主要措施是選擇了一種初級粒徑40nm，凝聚體直徑不大于10nm的碳黑作為填料，以增加其對助劑及聚合物本體的吸附能力。這種微細(xì)填料也提高了密封材料膏體的觸變性和施工性能。對于雙組份反應(yīng)型聚氨酯密封材料，單靠填料的改變很難達(dá)到相應(yīng)的防止污染性的效果，而必須對各組成組份進(jìn)行選擇并對制備方法加以改進(jìn)。日本專利特開平7-197011(1995年8月I日)和特開平10-17640(1998年I月20日)中采用丙烯酸或取代丙烯酸與多元醇聚醚酯化產(chǎn)物聚合后再與二異氰酸酯反應(yīng)制成含有一定量異氰酸酯基團(tuán)的預(yù)聚物，由于聚合物基體中加入了聚丙烯酸酯的鏈節(jié)，對材料的耐老化性有一定改進(jìn)，但酯化和聚合反應(yīng)仍需要在溶劑中進(jìn)行，同時還需要加入引發(fā)劑，因而低分子化合物在最終固化體中仍有一定的含量，由低分子化合物迀移和析出而引起的污染性仍不能得以解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種，提出一種新的非污染型聚氨酯密封材料及其制備方法，可在不改變雙組份聚氨酯材料基本性能的條件下，通過對組成成分和制備方法的改進(jìn)從根本上消除產(chǎn)生污染的可能性，并有利于防止密封材料的性能劣化。
為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括:
一種非污染型聚氨酯密封材料，由基劑與固化劑混合而成。
[0004]進(jìn)一步的，所述基劑是由多異氰酸酯與活性羥基化合物反應(yīng)形成的預(yù)聚物構(gòu)成，所述多異氰酸酯為芳香族或脂肪族二異氰酸酯，選自甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、對苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)和己二異氰酸酯(HDI)中的一種；
所述活性羥基化合物為分子量為1000?4500范圍的多元醇聚酯或多元醇聚醚。
[0005]進(jìn)一步的，所述固化劑包括:分子量為4000?11000的聚醚、由有機(jī)錫或有機(jī)鉛類化合物構(gòu)成的催化劑、由平均粒徑為100?1200nm的微細(xì)活性無機(jī)礦粉構(gòu)成的填料、由取代苯并三唑化合物構(gòu)成的光穩(wěn)定劑和由鉛和鋇的高級脂肪酸鹽構(gòu)成的熱穩(wěn)定劑。
[0006]所述固化劑各組分的重量份為:
聚醚20?50 ;
催化劑 0.2?0.8 ;
填料30?80 ;
光穩(wěn)定劑 0.005?0.05 ;
熱穩(wěn)定劑 0.5?I。
[0007]所述基劑與固化劑的質(zhì)量比為1/4?5。
[0008]一種前面所述的非污染型聚氨酯密封材料的制備方法，其步驟包括:
(1)制備出基劑；
(2)制備出固化劑；
(3)將制備的基劑與固化劑以質(zhì)量比一定的比例充分混合砂漿試塊制成接縫試件。
[0009]進(jìn)一步的，所述步驟(I)包括:將多異氰酸酯與活性羥基化合物在一密閉并配有電動攪拌、溫度計、既可使體系抽真空，也可充惰性氣體進(jìn)行保護(hù)的反應(yīng)器中進(jìn)行；最終所生成的擴(kuò)鏈預(yù)聚物中異氰酸酯基的含量為1.0?5.5%，粘度為5000?12000MPa.S。
[0010]所述基劑中的活性羥基化合物采用丙二醇及甘油為起始劑、通過環(huán)氧乙烷開環(huán)聚合而制備的聚醚，或由丙二醇為引發(fā)劑、己內(nèi)酯開環(huán)聚合而制備的聚酯。
[0011]所述活性羥基與異氰酸酯基的摩爾比為1.0?3.5/1。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟(2)包括將各組分材料在一備有強(qiáng)力攪拌、并可使體系進(jìn)行抽真空操作的反應(yīng)器中進(jìn)行，經(jīng)脫水、脫氣、混磨等步驟；所有組分達(dá)到其初級粒徑的均勻分散狀態(tài)，所制固化劑膏體的粘度為50?120萬MPa.S，相應(yīng)活性羥基當(dāng)量為每克1.0?
3.5X10_4;所述固化劑中的填料經(jīng)過表面偶聯(lián)處理且粒徑范圍在100?1200nm。
[0013]固化劑的組成特點是不使用任何低分子量的溶劑及有機(jī)助劑，各組成成分的選擇及相應(yīng)的制備方法既可保證所制備的固化劑有合適的粘度及活性羥基的當(dāng)量含量，同時在與本發(fā)明的基劑按反應(yīng)分子比均勻混合后也有良好的觸變性和施工性能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點包括:在本發(fā)明提出的密封材料組成和制備方法中，由于在基劑和固化劑的雙組份中都排除了低分子量惰性成分，諸如溶劑、增塑劑及其它助劑的影響，因而在按照活性基團(tuán)反應(yīng)比例混合后所形成的固化體中聚合物交聯(lián)體能形成連續(xù)而均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不僅保證了材料的強(qiáng)度、變形性能以及耐磨、耐化學(xué)腐蝕和耐高、低溫性能，而且不會因低分子惰性物質(zhì)的迀移而造成表面污染及材料的劣化變質(zhì)，是用于汽車玻璃安裝及對建筑門窗和墻板縫等進(jìn)行密封處理的理想材料。
【具體實施方式】
[0014]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本案發(fā)明人經(jīng)長期研宄和大量實踐，得以提出本發(fā)明的技術(shù)方案。如下將對該技術(shù)方案、其實施過程及原理等作進(jìn)一步的解釋說明。
[0015]實施例1
在一配有攪拌器、溫度計的500ml四口圓底燒瓶中依次加入分子量為1200以上的二元醇聚醚250克，分子量為4000以下的三元醇聚醚100克，在攪拌下升溫到40?50°C并在10?25mmHg真空下進(jìn)行脫水后改為用干燥氮氣保護(hù)。將60克TDI在50?60°C下加入，升溫至70?85°C后反應(yīng)6?8hr，取樣測定異氰酸酯基的含量為4.1%，室溫下粘度為8600MPa.S，密閉保存，作為密封材料