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安泰改性硅烷密封胶352

时间:2019-01-12 11:20来源:广州集泰化工股份有限公 作者:xuchen 点击:
安泰改性硅烷密封胶352

研发单位:广州集泰化工股份有限公司
主要研发人:李义博  石正金

项目简介
    装配式建筑用改性硅烷密封胶主要用于装配式建筑内外墙防水密封。装配式建筑(尤其是混泥土结构装配式住宅)主要由水泥预制板构件装配而成,预制板的水平拼缝和垂直拼缝的密封性直接关系到整个住宅的防水效果,装配式建筑选用的密封胶必须对预制混凝土板具有很好的粘接性,同时需要具备较好的施工性、位移能力、可涂饰性能、耐候性、无基材污染性。
该产品采用改性硅烷技术,通过独特的配方设计,依据现有的建筑密封胶的相关技术标准与规范,具有混凝土粘接效果好、可涂刷、高弹性回复率、低VOC等特点,适用于装配式建筑的内外墙防水密封、外挂石材密封、ALC板材密封等密封结构。
主要技术性能及成果创新性
1、粘接性好。该产品能在满足JC/T 881-2001《混凝土建筑接缝用密封胶》、Q/GZJTHG 12-2017《装配式建筑密封胶》的标准要求,对混凝土具有较好的耐水粘接性。
2、表面可涂刷。该产品表面可涂刷水性涂料,能够充分的满足建筑外墙涂刷施工的要求。
3、高弹性回复。该产品相对于同类型的单组份产品具有更高的弹性回复率。
4、环保低VOC。该产品具有4、环保低VOC。该产品具有相比同类型产品更低的VOC,满足绿色建材环保性的发展趋势。相比同类型产品更低的VOC,满足绿色建材环保性的发展趋势。
推广应用前景与措施
2016年,中共中央、国务院印发的《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》明确提出大力发展装配式建筑,力争用十年时间,使装配式建筑占新建建筑的30%。多地出台了相关鼓励(强制性)政策,2016年起,全国绝大多数保障性住房和回迁房将采用装配式建筑建造。同时为响应国家政策,以北上深为先导,除万科外,大型的商业地产公司如保利、招商、金地、碧桂园等都已经规划装配式建筑商品房项目,以获取政府优先拿地权和建造补贴。初步估计,如果新建设装配式建筑达到30%的比例,全国装配式建筑的用胶总量将接近25万吨。
该产品目前已在合肥、上海等多个大型城市的回迁房工程中应用,产品得到客户的肯定,市场前景可观。
该产品应用范围主要包括以下几个方面:
(1)装配式建筑内外墙混凝土预制板防水密封。
(2)装配式建筑外墙石材填缝密封胶。
(3)建筑内外墙ALC板材填缝密封。
(3)建筑地下混凝土接缝防水密封。
主要客户:
(1)大型房地产开发商。
    (2)具有装配式建筑相关资质的建设施工单位。
合肥滨湖润园大型项目、深圳侨城坊、中烟滕州卷烟厂、上海金山区华纺和城未来派、合肥新港南区公租房项目、武汉美好-名流世家,昆明建工新城建筑产业现代化项目、深圳中海天钻PC未建筑范项目、上海七宝万科广场、贵阳水电八局PC示范楼 
技术研究报告
1、    研究目标
(1)  总体目标
本项目目的在于开发出一类改性硅烷建筑密封胶,用于装配式建筑外墙密封、外墙石材、纤维板、钢结构密封。该产品能够对混凝土基础具有较好的粘接性,同时满足25级低模量、可涂刷涂料,耐候、环保等性能要求。
(2)  具体技术指标
本项目计划开发一款产品改性硅烷密封胶AT-352。产品性能满足JC/T 881-2001《混凝土建筑接缝用密封胶》25LM、Q/GZJTHG 12-2017《免底涂装配式建筑用改性硅烷密封胶》25LM的标准要求的要求,具体技术指标见附件企业标准。
2、    研究技术路线
1)      技术研究的基本思路
本项目产品基于我公司现有改性硅烷密封胶配方,结合目前现有的改性硅烷密封胶技术,对原有的高模量密封胶产品进行改进,降低其模量,改善其对混凝土耐水粘接性,同时通过聚合物树脂的选择搭配解决现有改性硅烷密封胶弹性回复率低的问题。
2)      总体方案设计
聚合物树脂的选择
市场上面的改性硅烷密封胶技术大从1989年出现到如今已经发展出了三种类型。第一种是日本钟渊化学开发的MS改性硅酮密封胶,采用烯丙基氯将大分子的聚醚封端,然后再采用含有硅氢键的硅醇加成封端。最后得到的聚合物分子主链为C-O主链,末端为硅烷封端。第二种技术为拜耳和迈图开发,采用氨基硅烷将端NCO的聚氨酯预聚体封端制得聚合物,这一类聚合物的分子主链为聚氨酯结构,末端为硅烷。第三种技术为瓦克化学开发,采用带NCO的α硅烷和γ硅烷将大分子的聚醚封端,一步法制备改性硅烷聚合物。对比三种技术,钟渊的MS聚合物分子主链无氨基,耐紫外性能最好,分子间作用力最小,粘度最低,得到的产品模量低,抗位移能力好,,聚合物在低模量密封胶的开发中优势明显,但是单组份密封胶弹性复率较低,瓦克化学、迈图开发的聚合物粘接性更好,弹性恢复率更高。综合比较,本项目采用瓦克低模量聚合物与迈图低模量聚合物配合使用,能够得到高弹性恢复率的低模量产品,通过模量和弹性回复率来确定聚合物树脂的种类及其配比。
增塑剂的选用及改性
合理的添加增塑剂加入可以改善产品的性能,但是过量的增塑剂容易在产品固化后渗析,造成污染,同时产品的性能也要打折扣,若无增塑剂,则产品的挤出性、塑性不够理想。增塑剂的选择必须考虑到增塑剂极性与聚合物树脂极性,是二者能够达到更优的相容性,同时控制添加量,防止增塑剂渗出的风险。可以通过污染性实验来检测增塑剂渗出的风险。
触变剂的选择及分散工艺
目前密封胶常用的触变剂有聚酰胺蜡、气相法二氧化硅,这两类材料分散工艺差别很大,聚酰胺蜡触变剂主要通过加热和剪切力共同作用达到分散效果,气相法二氧化硅密度较小,其分散主要是通过高速剪切分散工艺,在不采用三辊研磨的情况下,非常容易产生颗粒,影响密封胶的表观性能,同时气相法二氧化硅的添加会增加密封胶的模量。在生产条件允许的情况下,优先选择采用聚酰胺蜡作为触变剂,可以通过下垂度测试来确定触变剂的用量。
增强填料的选择及分散工艺
纳米粒子的选择最关键的两个点是粒子的分散性和含水量。粒径越小,比表面积越大,粒子的增强效果越好,同时提供的触变性也越好,对于难以分散的纳米粒子要采用高速搅拌混合,同时配合三辊研磨。不同的纳米粒子的含水量也是一个很关键的点,有些纳米粒子的水分很难脱出,但是在单组份体系米密封胶中,这些水分会在后期慢慢的渗出,影响密封胶的保质期。目前在改性硅烷密封胶中添加的纳米粒子主要为纳米轻质碳酸钙,一定量的纳米碳酸钙的添加能够提升密封胶的力学性能,同时提供触变性,但是会提升模量,要控制该类物质的添加。
非增强性填料的选择
通过添加非增强性填料,可以大幅度的降低材料的成本,但是要保证材料的力学性能和使用性能。
偶联剂的选择
偶联剂能给密封胶提供更好的粘结效果,不同的偶联剂对不同的材料粘结效果差别很大,需要根据具体的粘结基材确定偶联剂的种类。同时偶联剂对单组份体系的稳定性、表干时间、耐候性、耐水性也有一点的影响,需要慎重选择。
其他助剂
催化剂的添加能够有效的提升密封胶的固化速度,过量的催化剂会影响密封的储存稳定性,同时会影响密封胶后期使用过程中的耐久性。合适的光稳定剂、紫外吸收剂、抗氧剂的添加能够有效的提升产品的耐候性。
3)      产品生产工艺流程
3、    主要研究内容
(1)  项目结构组成和工作原理
一支完整的密封胶由密封胶本体和密封包装组成,其中密封胶本体包含聚合物树脂、增塑剂、填料、触变剂、偶联剂、其他助剂等组成,密封包装主要采用铝膜包装,包装的作用主要是隔绝空气中的水分,保证密封胶在有效使用期内不会失效。
聚合物树脂是密封胶的主要组成部分,它决定了密封胶的主要性能。密封胶工作原理主要是通过聚合物树脂与空气中的水分接触发生交联反应,形成三维网状结构的弹性体。聚合物的分子链的长短、聚合物的反应官能团数目决定了密封胶的弹性、模量、弹性恢复率、粘接强度等力学性能。聚合物的分子链的种类、不饱和度决定了密封胶的耐久性,聚合物分子的极性与密封胶表明涂料的附着力有直接的关系。
增塑剂密封胶的重要添加材料。增塑剂的粘度一般为10-5000 mpa.s, 与聚合物树脂相比要低很多,在密封胶未未使用前它的主要作用是降低密封胶粘度、、调节施工性能、改善密封胶的生产加工性能,同时能有效的降低密封胶的成本。在固化后的密封胶中,增塑剂会分布在树脂的网状结构中,能起到降低树脂和填料之间摩擦力的作用,有效的降低模量,但是过多的增塑剂添加会存在渗出的风险,渗出的增塑剂会影响密封胶的粘接性,同时会污染粘接基材。
填料分为增强填料和非增强填料。增强填料的添加会有效的提升密封胶的强度、弹性、撕裂性能、耐磨性,同时会提供部分触变性,现有密封胶体现主要采用的增强填料为纳米轻质碳酸钙,该类材料会提升密封胶的模量,在选择碳酸钙过程中,模量是一个重要的考察指标。非增强填料主要功能是体积填充,降低密封胶成本。
触变剂主要用于提升密封胶的抗流挂效果。目前密封胶常用的触变剂有聚酰胺蜡、气相法二氧化硅,聚酰胺蜡为多支链高分子结构材料,通过高温高剪切作用在密封胶中分散伸展支链,其极性基团通过氢键形成三维网状结构,从而提供密封胶所需要的触变性。气相法二氧化硅通过表明的羟基能够在密封胶内部性形成三维网状结构。
偶联剂主要用于提升密封胶的粘接力,同时能够调剂密封胶的力学性能。偶联剂主要成分为反应性硅烷。主要作用机理为其活性羟基与基材表明的羟基发生反应,同时其反应性官能基团与密封胶反应,起到桥连作用。
其他助剂包括:紫外吸收剂、抗氧剂主要用于提升密封胶的耐久性,催化剂主要用于促进聚合物树脂与空气中的水分发生交联反应。
(2)  开展了哪些研究工作
产品配方及产品性能的研究
通过正交实验等方法确定产品配方中各组成成分,并对产品的综合性能进行测试;观察成品在加速老化和常温下的保存期。
小试及中试实验
将试验研究结果通过进行小试放大及中试实验,考察搅拌速度、搅拌方式、搅拌头的设计方式、工艺条件等工程放大参数对产品性能的影响,并进行必要的工艺调整和优化,以得到最佳的工艺条件。
(3)  研究工作是如何开展的
项目进展时间表
时 间 进 度 主 要 实 施 内 容 阶段成果及形式
 2013.9- 2013.12 项目立项及可靠性确定   立项申请书
2014.01 - 2014.08 产品设计开发 小试配方的确定
2014.09 - 2014.12 中试生产及确认  中试产品及评审 、客户试用反馈
2015.01- 2015.08 试生产、试用   试产产品
2015.09 - 2015.12 批量生产 产品
2016.01 - 2016.05 产品交付及验收 正常生产
 
(4)  解决了哪些关键技术问题
混凝土粘接性。该产品满足JC/T 881-2001《混凝土建筑接缝用密封胶》、Q/GZJTHG 12-2017《装配式建筑密封胶》的标准要求,同时。
表面可涂刷。该产品表面可涂刷水性涂料,能够充分的满足建筑外墙涂刷施工的要求。
高弹性恢复率。该产品相对于同类型的单组份产品具有更高的弹性回复率。
环保低VOC。该产品具有相比同类型产品更低的VOC,满足绿色建材环保性的发展趋势。
(5)  通过实验验证效果如何
通过中试产品测试、试生产产品送检测试,测试结果表明,我公司现有AT-352产品能够在无底涂的条件下满足JC/T 881-2001《混凝土建筑接缝用密封胶》、Q/GZJTHG 12-2017《装配式建筑密封胶》的标准要求。测试结果见附件检测报告。
(6)  项目主要性能指标
 
序号 项目 技术指标 测试结果
25LM 25LM
1 密度,g/cm3 规定值±0.1 1.5
2 下垂度,mm ≤3 0
3 表干时间,h ≤24 1.8
4 挤出性a,ml/min ≥80 958
5 弹性恢复率,% ≥80 84
6 拉伸模量,MPa 23℃ ≤0.4

≤0.6
0.3
-20℃ 0.3
7 定伸粘结性 23℃ 无破坏 无破坏
90℃ 无破坏 无破坏
-30℃ 无破坏 无破坏
浸水 无破坏 无破坏
紫外(300h) 无破坏 无破坏
8 冷拉—热压后粘结性 无破坏 无破坏
9 热老化 热失重% ≤5 1
龟裂
粉化
10 防霉性能 0级或1级 0级
11 污染性 污染宽度≤ 2.0 0
污染深度≤ 2.0 0
             
 
 
4、    技术特点及创新性
1)  该产品对混凝土粘接性好,尤其是其耐水粘接性。
2)  该产品表面可涂刷。改产品表面可以涂刷水性涂料,能够充分的满足建筑外墙涂刷施工的要求。
3)  该产品在高温高湿度条件(45℃ 90%湿度)施工,不会发泡。
4)  该产品环保低VOC。该产品具有相比同类型产品更低的VOC,满足绿色建材环保性的发展趋势。
5)  该产品使用后,固化完全,表面脱粘性好,不沾染灰尘,不污染基材。
5、    存在的问题及改进措施
1)      成本过高
与传统的聚氨酯和硅酮密封胶相比,现有改性硅烷密封胶成本较高,其中主要成本集中在聚合物树脂,现有的低模量单组份密封胶体系的聚合物树脂主要依靠进口,导致成本压力较大,同时容易出现断货的风险。
耐候性有待进一步改进
2)      耐候性一般
改性硅烷密封胶的耐候性比硅酮密封胶差,使用过程中,若表面为涂刷涂料,在5~10年后,密封胶表面会出现粉化的风险,影响建筑物的美观,可能会存在密封失效的风险。改性硅烷密封胶的耐候性还有改进的必要。

(责任编辑:admin)

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