СТРОИТЕЛЬНЫЙ БЛОК, СОДЕРЖАЩИЙ КОМПОНЕНТ ИЗ СИЛИКОНОВОГО КАУЧУКА, СПОСОБНЫЙ К БЫСТРОМУ ОТВЕРЖДЕНИЮ В ОБЪЕМЕ Российский патент 2013 года по МПК C08L83/04 C08K3/22 C09D183/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к строительным конструкционным элементам, имеющим по меньшей мере два компонента, соединенных вместе с использованием силиконовой каучуковой композиции, обладающей способностью к быстрому упрочнению и отверждению в объеме.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Отрасль строительной промышленности, занятая сооружением небоскребов и «высоток», находится в стадии быстрого роста, в особенности в странах с развивающейся экономикой. В этой промышленности используют герметики для скрепления друг с другом разнообразных строительных материалов, например, оконных стекол и металла. По своей природе это строительство проводят на большой высоте, и в силу этого для такого сектора рынка требуются специфические характеристики герметиков. Эти характеристики включают легкость нанесения и очень быстрое упрочнение с отверждением в объеме. Общеупотребительные герметики обеспечивают легкость нанесения, например, однопакетные герметики. Однако традиционные силиконовые полимерные системы обычно упрочняются и отверждаются во всем объеме довольно медленно, то есть, после воздействия атмосферной влаги в течение времени от нескольких дней до нескольких недель.

Более того, быстрое упрочнение и отверждение в объеме часто желательно в определенных вариантах употребления герметиков и/или клеевых средств, например, при строительстве «высотных» зданий, в автомобилях и для производства изолирующих стеклопакетов.

В рамках технологии сохраняется потребность в силиконовых композициях, обладающих способностью к быстрому упрочнению и отверждению в объеме, то есть, в течение от нескольких часов до нескольких дней.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет вид поперечного сечения изолирующего стеклопакета (IGU), поддерживаемого в загерметизированном состоянии с использованием оконного уплотнения из композиции, быстро отверждаемой в объеме в соответствии с изобретением.

Фиг.2 представляет перспективный вид в боковой проекции наружной стороны «высотного» здания, изображающий разнообразные варианты монтажа оконных систем, включающих изолирующие стеклопакеты (IGU) из Фиг.1.

Фиг.3 графически представляет «время отверждения до отлипа» Сравнительных Примеров 1 и 2 и Примеров 1 и 2.

Фиг.4 графически представляет скорости «отверждения в объеме» Примера 1 и Сравнительного Примера 1.

Фиг.5 графически представляет скорости «отверждения в объеме» Примера 2 и Сравнительного Примера 2.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение представляет строительный элемент, содержащий по меньшей мере два компонента, соединенных друг с другом или удерживаемых иным образом в уплотненном состоянии между собой с использованием силиконовой каучуковой композиции, полученной отверждением смеси, которая включает:

а) по меньшей мере один полидиорганосилоксан с концевыми силанольными группами;

b) по меньшей мере один сшивающий реагент для полидиорганосилоксана(-нов) с концевыми силанольными группами;

с) по меньшей мере один катализатор для реакции сшивания;

d) количество оксида цинка для быстрого отверждения в объеме; и, необязательно,

е) по меньшей мере один дополнительный компонент, выбранный из группы, состоящей из полидиорганосилоксана с алкильными концевыми группами, наполнителя, ультрафиолетового стабилизатора, антиоксиданта, активатора склеивания, ускорителя отверждения, тиксотропного средства, пластификатора, поглотителя влаги, пигмента, красителя, поверхностно-активного вещества, растворителя и биоцида.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как применяемое здесь, выражение «строительный элемент» обозначает заранее изготовленный заводским способом или искусственный блок, используемый в строительных конструкциях, например, окно, в частности, изолирующий стеклопакет (“IGU”), застекленная дверь, двери, содержащие одно или более стекол, предварительно изготовленные оконные блоки, раздвижные двери с одним или более стеклами, складывающиеся двери с одним или более стеклами, навесные наружные стены, витрины магазинов, элементы строительного остекления, застекленные крыши, осветительная арматура, и тому подобные, в которых композицию для склеивания, оконного уплотнения, герметизации, законопачивания или приклеивания употребляют для крепления элементов остекления к конструкционным деталям, составляющим строительный элемент.

Как применяемый здесь, термин «остекление» имеет свое обычное значение, означая, что он охватывает стекло и заменители стекла, такие как полиакрилаты, более конкретно полиметилметакрилат, и поликарбонаты и тому подобные, включающие, но не ограничивающиеся таковыми, многочисленные прозрачные, полупрозрачные и матовые типы остекления.

Как применяемое здесь, выражение «оконное уплотнение», и термины «адгезив», «склеивание», «герметик» или «конопачение» в отношении композиции охватывают или включают композицию на основе силиконового каучука согласно настоящему изобретению.

Как применяемые здесь, конструкционные элементы представляют собой материалы, применяемые для строительства, например, зданий, оконные рамы и модульные оконные рамы, и т.д., которые изготавливают из известных в технологии материалов, например, древесины, камня, кирпича, стали, алюминия, латуни, железа, меди, бетона, пластмасс, покрытых пластмассами древесины и металла, и тому подобных.

Термин «совместимый», как применяемый здесь, означает, что необязательный компонент не оказывает негативного или вредного влияния в материальном плане на устойчивость при хранении детали, в которой он содержится, и, при нахождении в такой детали необязательного компонента, таковой не испытывает негативного или вредного воздействия в материальном плане на его предполагаемые функции.

Как понимаемое здесь, отверждение герметизирующих композиций может быть выражено как «время отверждения до отлипа», или поверхностное отверждение, и «отверждение в объеме», или отверждение по всей толщине герметика. Время отверждения до отлипа испытывают намазыванием герметика на тефлоновую форму слоем желательной толщины (например, 6,35 мм) и помещением груза из нержавеющей стали (SS) весом 10 г на герметизирующий состав через различные интервалы времени. Время отверждения до отлипа представляет собой время, когда на поверхность груза уже не налипает никакой материал. Альтернативно, «отверждение в объеме», или отверждение по толщине, испытывают, основываясь на периодическом разрезании намазанного материала на всю толщину для определения полноты отверждения. Время, затраченное на полное отверждение материала на всю толщину, называют отверждением в объеме, также известном как «отверждение по всей толщине». Наряду с визуальным наблюдением, авторы настоящего изобретения разработали способ измерения отверждения в объеме, более полно описанный здесь ниже, путем экстракции неотвержденного материала герметизирующего состава растворителем.

С привлечением Фиг.1, изолирующий стеклопакет 10 включает стеклянные листы 1 и 2, удерживаемые в разделенном состоянии газонепроницаемой конструкцией, содержащей первичный газонепроницаемый уплотнительный элемент 4, неразрезной разделительный элемент 5 и вторичный герметик 7. Промежуток 6 между листами 1 и 2 заполнен изолирующим газом или газами, такими как аргон. Композиция 8 оконного уплотнения, способная к быстрому отверждению в объеме, приготовленная, как описано ниже, размещена между стеклянным листом 1 и блоком 9 оконной рамы. Оконные стекла 1 и 2 могут быть изготовлены из любого из многочисленных материалов, таких как стекло, например, прозрачное полированное листовое стекло, отожженное стекло, закаленное стекло, солнцезащитное стекло, тонированное стекло, например, стекло с термоизолирующим покрытием (Low-E-glass), и т.д., акриловые полимеры и поликарбонатные полимеры, и тому подобные.

Применение композиции 8 оконного уплотнения с быстрым отверждением в объеме (то есть, композиции на основе силиконового каучука согласно настоящему изобретению) в вышеназванных изолирующих стеклопакетах обеспечивает повышение производительности изготовления таких стеклопакетов, в том числе улучшенные условия склеивания и быстрое упрочнение при отверждении в объеме. Прочие преимущества включают длительный срок годности при хранении, а также улучшенные условия нанесения герметика, в дополнение к соблюдению требуемых эксплуатационных параметров, типичных для герметизирующих оконных уплотнений, включающих адгезию, адгезионную прочность и удлинение. В результате, отверждаемая в объеме композиция 8 оконного уплотнения может быть использована в качестве герметика и/или клеевого средства, поскольку она проявляет высокую прочность сцепления, в том числе хороший баланс между прочностью сцепления при сдвиге и прочностью сцепления при отрыве, и поэтому, в частности, является перспективной для употребления в качестве оконного уплотнения в производстве разнообразных стеклопакетов, например, при остеклении высотных зданий.

Первичный уплотнительный элемент 4 изолирующего стеклопакета 10 может быть составлен из полимерного материала, известного в технологии, например, материалов на основе каучуков, таких как полиизобутилен, бутилкаучук, полисульфид, этилен-пропилен-диеновый каучук (EPDM, ЭПТК), нитрильный каучук, и тому подобные. Другие пригодные материалы включают полиизобутиленовые/полиизопреновые сополимеры, полиизобутиленовые полимеры, бромированные олефиновые полимеры, сополимеры полиизобутилена и пара-метилстирола, сополимеры полиизобутилена и бромированного пара-метилстирола, бутилкаучуковый сополимер изобутилена и изопрена, этилен-пропиленовые полимеры, полисульфидные полимеры, полиуретановые полимеры, бутадиен-стирольные полимеры и тому подобные.

Как указано выше, первичный газонепроницаемый уплотнительный элемент 4 может быть изготовлен из такого материала, как полиизобутилен, который имеет очень хорошие герметизирующие свойства. В неразрезной разделительный элемент 5 может быть включен влагопоглотитель, чтобы удалить влагу из изолирующего газа, занимающего промежуток между стеклянными листами 1 и 2. Пригодными влагопоглотителями являются такие, которые не адсорбируют изолирующий(-щие) газ/газы, заполняющий(-щие) внутреннее пространство изолирующего стеклопакета.

Отверждаемая в объеме композиция 8 оконного уплотнения согласно настоящему изобретению представляет собой стабильную, отверждаемую при комнатной температуре силиконовую герметизирующую композицию, которая обеспечивает быстрое развитие прочности сцепления без использования грунтовки и отверждение в объеме, как более полно описано ниже.

Отверждаемая в объеме композиция 8 оконного уплотнения согласно настоящему изобретению состоит из вулканизируемой при комнатной температуре (RTV) композиции на основе силиконового каучука. Общее описание каждого из компонентов отверждаемой в объеме композиции оконного уплотнения приведено следующим образом:

Полидиорганосилоксановый полимер (SDPS) с концевыми силанольными группами, компонент (а) отверждаемой в объеме композиции 8 оконного уплотнения согласно настоящему изобретению, преимущественно выбирают из ряда таковых с общей формулой:

M_aD_bD'_c

с индексом «а» = 2, и индексом «b», равным или большим чем 1, и с индексом «с», равным нулю или положительным, где

М = (HO)_3-x-yR¹ _xR² _ySiO_1/2,

с индексом «х» = 0, 1 или 2, и индекс «у» равен либо 0, либо 1, при условии ограничения, что сумма «х + у» составляет меньше или равна 2, где радикалы R¹ и R² представляют собой независимо выбранные одновалентные углеводородные радикалы, содержащие до 60 атомов углерода; где

D = R³R⁴SiO_1/2,

где радикалы R³ и R⁴ представляют собой независимо выбранные одновалентные углеводородные радикалы, содержащие до 60 атомов углерода; где

D'= R⁵R⁶SiO_2/2,

где радикалы R⁵ и R⁶ представляют собой независимо выбранные одновалентные углеводородные радикалы, содержащие до 60 атомов углерода.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество введенного полидиорганосилоксана, в котором атом кремния на каждом конце полимерной цепи входит в состав концевой силанольной группы, варьирует от около 5 весовых процентов до около 95 весовых процентов, и от около 20 весовых процентов до около 85 весовых процентов в еще одном варианте осуществления, и в еще одном дополнительном варианте осуществления от около 30 весовых процентов до около 60 весовых процентов от общего веса композиции.

Пригодные сшивающие реагенты, компонент (b), для применения в отверждаемой в объеме композиции 8 оконного уплотнения согласно настоящему изобретению, включают алкилортосиликаты общей формулы:

(R⁷O)(R⁸O)(R⁹O)(R¹⁰O)Si,

где радикалы R⁷, R⁸, R⁹ и R¹⁰ представляют собой независимо выбранные одновалентные углеводородные С₁-С₆₀-радикалы.

Другие пригодные сшивающие реагенты включают, но не ограничиваются таковыми, тетра-н-пропоксисилан (NPS), тетраэтилортосиликат и метилтриметоксисилан (MTMS), винилтриметоксисилан (VTMS) и подобные алкилзамещенные алкоксисилановые композиции, и тому подобные.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения количество введенного алкилортосиликата (сшивающего реагента) варьирует от около 0,1 весового процента до около 10 весовых процентов. В еще одном варианте осуществления изобретения количество введенного алкилортосиликата (сшивающего реагента) варьирует от около 0,3 весового процента до около 5 весовых процентов. В еще одном дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения количество введенного алкилортосиликата (сшивающего реагента) варьирует от около 0,5 весового процента до около 1,5 весовых процентов от общего веса композиции.

Пригодные катализаторы, компонент (с), для применения в отверждаемой в объеме композиции 8 оконного уплотнения согласно настоящему изобретению, могут представлять собой любые из таковых, известных для употребления при стимулировании сшивания силиконовых герметизирующих композиций. Катализатор может включать металлические и неметаллические катализаторы. Примеры металлических фрагментов, которые входят в состав применимых в настоящем изобретении катализаторов конденсации на основе металлов, включают соединения олова, титана, циркония, свинца, железа, кобальта, сурьмы, марганца, висмута и цинка.

Соответственно одному варианту осуществления настоящего изобретения, соединения олова, пригодные для стимулирования сшивания в силиконовых герметизирующих композициях, включают: такие соединения олова, как дилаурат дибутилолова, диацетат дибутилолова, диметилат дибутилолова, октоат олова, три-церотат изобутилолова, дибутилоловооксид, растворимый дибутилоловооксид, бис-диизооктилфталат дибутилолова, бис-трипропоксисилил-диоктилолово, бис-ацетилацетонат дибутилолова, силилированный дибутилоловодиоксид, три-суберат карбметоксифенилолова, три-церотат изобутилолова, дибутират диметилолова, ди-неодеканоат диметилолова, тартрат триэтилолова, дибензоат дибутилолова, олеат олова, нафтенат олова, трис-2-этилгексилгексаноат бутилолова и бутират олова, и тому подобные.

В одном варианте осуществления изобретения катализатор для реакции сшивания представляет собой металлический катализатор. В еще одном варианте осуществления изобретения металлический катализатор выбирают из группы, состоящей из соединений олова, и в еще одном дополнительном варианте осуществления изобретения металлический катализатор представляет собой растворимый дибутилоловооксид.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, соединения титана, пригодные для стимулирования сшивания в силиконовых герметизирующих композициях, включают: бис-этилацетоацетатный хелатный комплекс диизопропилата титана [фирма Dupont; продукт Tyzor DC]; бис-этилацетоацетатный хелатный комплекс диизобутилата титана [фирма Johnson Matthey; продукт Vertec KE6]; бис-этилацетоацетатный хелатный комплекс ди-н-бутилата титана [фирма Johnson Matthey]; бис-этилацетоацетатный хелатный комплекс 1,3-пропандиолата титана; триэтаноламинный хелатный комплекс изопропилата титана [фирма Dupont; продукт Tyzor ТЕ]; бис-триэтаноламинный хелатный комплекс ди(метилдигликолята) титана [фирма Sanmar; продукт Isocat ETAM]; бис-2,4-пентандионный хелатный комплекс диизопропилата титана [фирма Dupont; продукт Tyzor АА]; бис-2,4-пентандионный хелатный комплекс этилата-изопропилата титана [фирма Sanmar; продукт Isocat АА 65]; бис-2,4-пентандионат титана (2-ЕНА) [фирма Johnson Matthey; продукт Vertec XL100]; и тетраалкилтитанаты, например, тетра-н-бутилтитанат и тетраизопропилтитанат, и тому подобные.

Согласно одному конкретному варианту осуществления изобретения, катализатор для реакции сшивания представляет собой бис-этилацетоацетатный хелатный комплекс диизопропилата титана.

В одном варианте осуществления изобретения количество введенного катализатора варьирует от около 0,001 весового процента до около 1 весового процента от общего веса композиции. В еще одном варианте осуществления изобретения количество введенного катализатора варьирует от около 0,003 весового процента до около 0,5 весового процента от общего веса композиции. В еще одном дополнительном варианте осуществления изобретения количество введенного катализатора варьирует от около 0,005 весового процента до около 0,2 весового процента от общего веса композиции.

Отверждаемая в объеме композиция 8 оконного уплотнения согласно настоящему изобретению представляет собой отверждаемую при комнатной температуре силиконовую герметизирующую композицию, которая отверждается в условиях быстрого отверждения в объеме. Это быстрое отверждение в объеме обеспечивается присутствием дисперсного оксида цинка (d) в отверждаемой при комнатной температуре силиконовой герметизирующей композиции, при содержании такового в отверждаемом при комнатной температуре силиконовом герметизирующем составе в количестве по меньшей мере около 1 части по весу на 100 частей по весу всей композиции. В одном конкретном варианте осуществления изобретения оксид цинка присутствует в количествах от около 2 до около 30 частей по весу на 100 частей по весу всей композиции, и в более конкретном варианте осуществления от около 5 до около 20 частей по весу на 100 частей по весу всей композиции.

Дисперсный оксид цинка (d) согласно настоящему изобретению имеет средний размер частиц менее чем около 1 микрона (1 мкм), от около 50 до около 70 нм, и удельную площадь поверхности от около 5 до около 30 м²/г. Оксид цинка (d) имеет чистоту от около 80 до около 99,9 процентов, и значение рН, которое варьирует от около 7,0 до около 9,0. Оксид цинка согласно настоящему изобретению имеется в продаже на рынке как продукт White Seal (IP 100) (производимый фирмой MLA group of Industries, Канпур, Индия); Zincosil NK-T-150 (производимый фирмой MLA group of Industries, Канпур, Индия); Zincosil АН-90 (производимый фирмой MLA group of Industries, Канпур, Индия); ACS (производимый фирмой Aldrich Chemical Co.); Zinc oxide nano powder (производимый фирмой Aldrich Chemical Co.).

Согласно одному варианту осуществления изобретения, отверждаемую в объеме композицию 8 оконного уплотнения получают как «однопакетную» композицию, в которой все ингредиенты содержатся в одной упаковке, и отверждение происходит при контакте с атмосферным воздухом.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, отверждаемую в объеме композицию 8 оконного уплотнения получают с использованием «двухпакетного» состава, такие композиции хорошо известны в технологии. В двухпакетной системе первая часть включает полидиорганосилоксан, как описываемый здесь, и оксид цинка, и вторая часть включает сшивающий реагент, такой как один из описанных здесь выше. Вторая часть также может содержать наполнитель и катализатор отверждения для отверждаемой при комнатной температуре силиконовой композиции. Дисперсный оксид цинка может быть добавлен как в первую, так и во вторую часть. «Части» этих двухпакетных композиций хранят в отдельных упаковках во избежание преждевременного отверждения, которое может произойти, если все ингредиенты смешать слишком рано, задолго до момента употребления композиции.

Согласно одному варианту осуществления изобретения, отверждаемая в объеме композиция 8 оконного уплотнения согласно настоящему изобретению далее включает алкоксисилан или смесь алкоксисиланов в качестве активатора склеивания. В одном варианте осуществления активатор склеивания может представлять собой смесь, полученную комбинированием 2-аминоэтил-3-амино-н-пропилтриметоксисилана и 1,3,5-трис(триметоксисилилпропил)-изоцианурата. Другие активаторы склеивания, применимые в настоящем изобретении, включают, но не ограничиваются таковыми, 2-аминоэтил-3-амино-н-пропилтриметоксисилан, γ-аминопропилтриэтоксисилан, γ-аминопропилтриметоксисилан, аминопропилтриметоксисилан, бис-(γ-триметоксисилилпропил)амин, N-фенил-γ-аминопропилтриметоксисилан, триметоксисилан с тремя функциональными аминогруппами, γ-аминопропилметилдиэтоксисилан, γ-аминопропилметилдиэтоксисилан, метакрилоксипропилтриметоксисилан, метиламинопропилтриметоксисилан, γ-глицидоксипропилэтилдиметоксисилан, γ-глицидоксипропилтриметоксисилан, γ-глицидоксиэтилтриметоксисилан, β-(3,4-эпоксициклогексил)пропилтриметоксисилан, β-(3,4-эпоксициклогексил)этилметилдиметоксисилан, изоцианатопропилтриэтоксисилан, изоцианатопропилметилдиметоксисилан, β-цианоэтилтриметоксисилан, γ-акрилоксипропилтриметоксисилан, γ-метакрилоксипропилметилдиметоксисилан, 4-амино-3,3-диметилбутилтриметоксисилан и N-этил-3-триметоксисилил-2-метилпропиламин, и тому подобные.

Количество введенного алкоксисилана (активатора склеивания) варьирует от около 0,1 весового процента до около 20 весовых процентов. В одном варианте осуществления изобретения количество активатора склеивания варьирует от около 0,3 весового процента до около 10 весовых процентов от общего веса композиции. В еще одном варианте осуществления изобретения количество активатора склеивания варьирует от около 0,5 весового процента до около 2 весовых процентов от общего веса композиции.

В одном варианте осуществления изобретения отверждаемая в объеме композиция 8 оконного уплотнения согласно настоящему изобретению включает пластификатор для снижения модуля упругости отвержденного эластомера. Пластификатор может представлять собой полидиметилсилоксан, имеющий концевые триорганосилилоксильные фрагменты, где органические группы представляют собой метил, винил или фенил, или комбинации этих групп. Например, полидиметилсилоксаны, используемые в качестве пластификаторов или средств для снижения модуля упругости, обычно могут иметь вязкость от 100 до 100000 мПа·сек, измеренную при температуре 25°С, и могут быть использованы в количествах до 80 частей по весу на 100 частей по весу полимерного материала.

Отверждаемая в объеме композиция 8 оконного уплотнения согласно настоящему изобретению также может включать наполнитель. Пригодные наполнители согласно настоящему изобретению включают, но не ограничиваются таковыми, размолотый, осажденный и коллоидальный карбонат кальция, который обработан такими соединениями, как стеарат или стеариновая кислота, оксиды кремния для армирования, такие как пирогенные оксиды кремния, осажденные оксиды кремния, силикагели и гидрофобизированные оксиды кремния и силикагели; измельченный и размолотый кварц, оксид алюминия, гидроксид алюминия, гидроксид титана, диатомовую землю, оксид железа, технический углерод и графит, или глины, такие как каолин, бентонит или монтмориллонит, тальк, слюду и тому подобные.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения наполнитель представляет собой наполнитель на основе карбоната кальция, кремнеземный наполнитель или смесь таковых. В еще одном конкретном варианте осуществления изобретения оксид цинка (d) добавляют непосредственно к наполнителю. Тип и количество добавляемого наполнителя зависят от желательных физических свойств отвержденной силиконовой композиции. В еще одном варианте осуществления изобретения количество наполнителя составляет от 0 весовых процентов до около 90 весовых процентов от общего веса композиции. В еще одном дополнительном варианте осуществления изобретения количество наполнителя составляет от около 5 весовых процентов до около 60 весовых процентов от общего веса композиции. В еще одном дополнительном варианте осуществления изобретения количество наполнителя составляет от около 10 весовых процентов до около 40 весовых процентов от общего веса композиции. Наполнитель может представлять собой одиночное вещество или смесь двух или более веществ.

Отверждаемая в объеме композиция 8 оконного уплотнения согласно настоящему изобретению может необязательно содержать неионное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы поверхностно-активных веществ, состоящей из полиэтиленгликоля, полипропиленгликоля, этоксилированного касторового масла, этоксилата олеиновой кислоты, этоксилатов алкилфенолов, сополимеров этиленоксида (ЕО) и пропиленоксида (РО), и сополимеров силиконов и простых полиэфиров (простых силикон-полиэфирных сополимеров), сополимеров силиконов и сополимеров этиленоксида и пропиленоксида, и смесей таковых, в количестве, варьирующем от чуть выше 0 весовых процентов до около 10 весовых процентов, более предпочтительно от около 0,1 весового процента до около 5 весовых процентов, и наиболее предпочтительно от около 0,5 весового процента до около 0,75 весового процента от общего веса композиции.

Отверждаемая в объеме композиция 8 оконного уплотнения согласно настоящему изобретению может быть получена с использованием других ингредиентов, которые традиционно употребляются в вулканизируемых при комнатной температуре (RTV) силиконовых композициях, такие как красящие вещества и пигменты, в такой мере, насколько таковые не ухудшают желательных свойств.

Нижеследующие неограничивающие примеры иллюстрируют отверждаемую в объеме композицию 8 оконного уплотнения согласно изобретению:

Получение герметизирующих составов Сравнительного Примера 1 и 2:

ТАБЛИЦА 1 Материалы Количество в граммах (г) Силанол
(вязкость 30000 сСт, сантистокс) 34 OMYACARB FT - CaCO₃ 50 ZnO 0 Дважды обработанный пирогенный оксид кремния 6 Полидиметилсилоксановый пластификатор 10

Составы Сравнительных Примеров 1 и 2 приготовили без оксида цинка состоящими из разнообразных ингредиентов, указанных в Таблице 1. Составы Сравнительных Примеров 1 и 2 приготовили одинаковым способом в смесителе Ross соответственно следующей методике: 34 г силанольного полимера поместили в смеситель Ross, и в контейнер смесителя Ross поместили 10 г пластификатора. Содержимое нагрели до температуры 100°С. В ходе перемешивания медленно добавили 20 г карбоната кальция (СаСО₃) фирмы Omya. Также добавили 2 г дважды обработанного пирогенного оксида кремния. Перемешивание продолжали в течение 15 минут. Проверили состояние дисперсии. Медленно добавили дополнительные 15 г карбоната кальция (СаСО₃) фирмы Omya вместе с 2 г дважды обработанного пирогенного оксида кремния и перемешивали в течение 30 минут. Опять проверили состояние дисперсии. К смеси медленно добавили еще дополнительные 15 г карбоната кальция (СаСО₃) фирмы Omya вместе с 2 г дважды обработанного пирогенного оксида кремния, и перемешивание продолжали в течение 2 часов. Смесь перенесли в воздухонепроницаемый контейнер.

Методика отверждения. Смеси затем смешали с катализатором, сшивающим реагентом и активатором склеивания, с количествами и ингредиентами, указанными в Таблице 2 и Таблице 3, соответственно, и поместили в скоростной смеситель Hauschild, и выдержали в течение 9-14 дней для старения. Смеси Сравнительных Примеров 1 и 2 затем извлекли и вылили в тефлоновые формы глубиной ¼ дюйма (6,35 мм).

Состав Сравнительного Примера 1 приготовили с метилтриметоксисиланом (MTMS) в качестве сшивающего реагента и трис(триметоксисилилпропил)изоциануратом (Iso-T) в качестве активатора склеивания, как показано в Таблице 2:

ТАБЛИЦА 2 Сравнительный Пример 1 Силанол + СаСО₃ + пластификатор + пирогенный оксид кремния 48,5 г Катализатор Этилацетилацетонат изопропилата титана 0,5 г Сшивающий реагент Метилтриметоксисилан (MTMS) 0,9 г Активатор склеивания Трис(триметоксисилилпропил)изоцианурат (Iso-T) 0,2 г

Состав Сравнительного примера 2 приготовили в точности как в Сравнительном Примере 1, за исключением того, что использовали винилтриметоксисилан (VTMS) в качестве сшивающего реагента и трис(триметоксисилилпропил)изоцианурат (Iso-T) в качестве активатора склеивания, как показано в Таблице 3:

ТАБЛИЦА 3 Сравнительный Пример 2 Силанол + СаСО₃ + пластификатор + пирогенный оксид кремния 48,5 г Катализатор Этилацетилацетонат изопропилата титана 0,5 г Сшивающий реагент Винилтриметоксисилан (VTMS) 0,9 г Активатор склеивания Трис(триметоксисилилпропил)изоцианурат (Iso-T) 0,2 г

Получение герметизирующего состава Примера 1:

ТАБЛИЦА 4 Материалы Количество в граммах (г) Силанол (вязкость 30000 сСт) 33 OMYACARB FT - CaCO₃ 45 ZnO 5 Дважды обработанный пирогенный оксид кремния 6 Полидиметилсилоксановый пластификатор 10

Герметизирующий состав Примера 1 приготовили с оксидом цинка и разнообразными ингредиентами, указанными в Таблице 4. Состав Примера 1 приготовили в смесителе Ross соответственно следующей методике: 34 г силанольного полимера поместили в смеситель Ross, и в контейнер смесителя Ross поместили 10 г пластификатора. Содержимое нагрели до температуры 100ºС. В ходе перемешивания медленно добавили 15 г карбоната кальция (СаСО₃) фирмы Omya, 2 г дважды обработанного пирогенного оксида кремния и 5 г оксида цинка. Перемешивание продолжали в течение 15 минут. Проверили состояние дисперсии. К смеси медленно добавили дополнительные 15 г карбоната кальция (СаСО₃) фирмы Omya и 2 г дважды обработанного пирогенного оксида кремния. Перемешивание проводили в течение 30 минут. Проверили состояние дисперсии. К смеси медленно добавили еще дополнительные 15 г карбоната кальция (СаСО₃) фирмы Omya и 2 г дважды обработанного пирогенного оксида кремния. Перемешивание продолжали в течение 2 часов. Смесь перенесли в воздухонепроницаемый контейнер.

Методика отверждения. Смесь затем смешали с катализатором, сшивающим реагентом и активатором склеивания, с количествами и ингредиентами, указанными в Таблице 5, в скоростном смесителе Hauschild и выдержали в течение 9-14 дней для старения. Смесь затем извлекли и вылили в тефлоновую форму глубиной ¼ дюйма (6,35 мм).

Пример 1 приготовили с метилтриметоксисиланом (MTMS) в качестве сшивающего реагента и трис(триметоксисилилпропил)-изоциануратом (Iso-T) в качестве активатора склеивания:

ТАБЛИЦА 5 Пример 1 Силанол + СаСО₃ + пластификатор + пирогенный оксид кремния 48,5 г Катализатор Этилацетилацетонат изопропилата титана 0,5 г Сшивающий реагент Метилтриметоксисилан (MTMS) 0,9 г Активатор склеивания Трис(триметоксисилилпропил)изоцианурат (Iso-T) 0,2 г

Ингредиенты герметизирующего состава Примера 2 показаны в Таблице 6:

ТАБЛИЦА 6 Материалы Количество в граммах (г) Силанол (вязкость 30000 сСт) 34 OMYACARB FT - CaCO₃ 40 ZnO 10 Дважды обработанный пирогенный оксид кремния 6 Полидиметилсилоксановый пластификатор 10

Герметизирующий состав Примера 2 приготовили с оксидом цинка и разнообразными ингредиентами, указанными в Таблице 6. Состав Примера 2 приготовили в смесителе Ross соответственно следующей методике: 34 г силанольного полимера поместили в смеситель Ross, и в контейнер смесителя Ross поместили 10 г пластификатора. Содержимое нагрели до температуры 100°С. В ходе перемешивания медленно добавили 15 г карбоната кальция (СаСО₃) фирмы Omya, 2 г дважды обработанного пирогенного оксида кремния и 10 г оксида цинка. Перемешивание продолжали в течение 15 минут. Проверили состояние дисперсии. К смеси медленно добавили дополнительные 10 г карбоната кальция (СаСО₃) фирмы Omya и 2 г дважды обработанного пирогенного оксида кремния. Перемешивание проводили в течение 30 минут. Проверили состояние дисперсии. К смеси медленно добавили еще дополнительные 15 г карбоната кальция (СаСО₃) фирмы Omya и 2 г дважды обработанного пирогенного оксида кремния. Перемешивание продолжали в течение 2 часов. Смесь перенесли в воздухонепроницаемый контейнер.

Методика отверждения. Смесь затем смешали с катализатором, сшивающим реагентом и активатором склеивания, с количествами и ингредиентами, указанными в Таблице 7, в скоростном смесителе Hauschild и выдержали в течение 9-14 дней для старения. Смесь затем извлекли и вылили в тефлоновую форму глубиной ¼ дюйма (6,35 мм).

Пример 2 приготовили с винилтриметоксисиланом (VTMS) в качестве сшивающего реагента и трис(триметоксисилилпропил)изоциануратом (Iso-T) в качестве активатора склеивания, и разнообразными ингредиентами из Таблицы 7:

ТАБЛИЦА 7 Пример 2 Силанол + СаСО₃ + пластификатор + пирогенный оксид кремния 48,5 г Катализатор Этилацетилацетонат изопропилата титана 0,5 г Сшивающий реагент Винилтриметоксисиланом (VTMS) 0,9 г Активатор склеивания Трис(триметоксисилилпропил)изоцианурат (Iso-T) 0,2 г

Измерения «времени отверждения до отлипа» и «отверждения в объеме»: После помещения составов Примеров 1-2 и Сравнительных Примеров 1-2 в тефлоновые формы с толщиной слоя ¼ дюйма (6,35 мм) разровняли поверхность с помощью алюминиевой прокладки. Начиная с момента времени первого нанесения материала, проверяли поверхность с помощью 10-граммового груза для определения, прилипает ли материал, с 15-минутными интервалами (минимум) вплоть до исчезновения липкости. Данные времени отверждения до отлипа составов из Примеров 1-2 и Сравнительных Примеров 1-2 приведены в Фигуре 3.

Отверждение в объеме определяли с помощью экспериментов на набухание в растворителе следующим образом: Взвешенную порцию полимера в соответствии с Примерами 1-2 и Сравнительными Примерами 1-2 получили из разреза, проведенного по толщине отливки (получили образец весом примерно 5 г для каждого из Примеров 1-2 и Сравнительных Примеров 1-2), и оставили набухать в 100 мл толуола в течение 3 дней. Образцы из Примера 1-2 и Сравнительных Примеров 1-2 извлекли из толуола и оставили для высыхания в условиях окружающей среды в течение 3 дней. Каждый образец после высушивания опять взвесили. Разница в весе соответствует количеству неотвержденного образца из Примера 1-2 и Сравнительных Примеров 1-2, растворившегося в толуоле. Это измерение проводили на 6-й, 24-й и 48-й час после нанесения герметизирующих составов в тефлоновую форму. Процентную долю неотвержденного образца нанесли на график относительно времени.

Данные отверждения в объеме для Сравнительного Примера 1 и Примера 1 представлены в Фигуре 4, и данные отверждения в объеме для Сравнительного Примера 2 и Примера 2 представлены в Фигуре 5.

В то время как способ согласно изобретению был описан с привлечением определенных вариантов исполнения, квалифицированным специалистам в этой области технологии будет понятно, что разнообразные изменения могут быть сделаны, и эквиваленты могут быть замещены элементами таковых без выхода за пределы области изобретения. В дополнение, многие модификации могут быть исполнены для приспособления конкретной ситуации или материала к указаниям изобретения без выхода за существенные рамки такового. Поэтому предполагается, что изобретение не ограничивается конкретным вариантом осуществления, раскрытым как наилучший вариант исполнения, который рассматривается для исполнения способа согласно изобретению, но что изобретение будет включать все варианты осуществления, попадающие в пределы области прилагаемых пунктов формулы изобретения.

Изобретение относится к строительным конструкционным элементам. Предложен строительный элемент, содержащий по меньшей мере два компонента, соединенных друг с другом с использованием силиконовой каучуковой композиции, полученной отверждением смеси из по меньшей мере одного полидиорганосилоксана с концевыми силанольными группами; по меньшей мере одного сшивающего реагента для полидиорганосилоксанов с концевыми силанольными группами; по меньшей мере одного катализатора для реакции сшивания; оксида цинка для быстрого отверждения в объеме, имеющий средний размер частиц от 50 до 70 нм, в количестве от 1 до 60 мас.% от общей массы композиции; и, необязательно, дополнительные компоненты. Технический результат - предложенная для соединения компонентов строительного элемента композиция обладает способностью к быстрому упрочнению и отверждению в объеме, пригодна для использования в качестве оконного герметизирующего уплотнения, в изготовлении таких строительных элементов, как оконные модули, дверные блоки, строительное остекление, применение для навесных стен и тому подобных. 24 з.п. ф-лы, 5 ил., 7 табл., 2 пр.

1. Строительный элемент, содержащий по меньшей мере два компонента, соединенных друг с другом или удерживаемых иным образом в уплотненном состоянии между собой с использованием силиконовой каучуковой композиции, полученной отверждением смеси, которая включает:
a) по меньшей мере один полидиорганосилоксан с концевыми силанольными группами;
b) по меньшей мере один сшивающий реагент для полидиорганосилоксана(-нов) с концевыми силанольными группами;
c) по меньшей мере один катализатор для реакции сшивания;
d) оксид цинка для быстрого отверждения в объеме, имеющий средний размер частиц от 50 до 70 нм, в количестве от 1 до 60 мас.% от общей массы композиции; и, необязательно,
e) по меньшей мере один дополнительный компонент, выбранный из группы, состоящей из полидиорганосилоксана с алкильными концевыми группами, наполнителя, ультрафиолетового стабилизатора, антиоксиданта, активатора склеивания, ускорителя отверждения, тиксотропного средства, пластификатора, поглотителя влаги, пигмента, красителя, поверхностно-активного вещества, растворителя и биоцида.

2. Строительный элемент по п.1, в котором полидиорганосилоксановый полимер, компонент (а), представляет собой полидиорганосилоксан с концевыми силанольными группами, имеющий формулу
M_aD_bD'_c,
в которой «а»=2, индекс «b» равен или больше 1, индекс «с» равен нулю или представляет собой положительное целое число;
$$M={\left(HO\right)}_{3-x-y}{R}_x^1{R}_y^{2}Si{O}_{1/2}$$ ;
в которой «х»=0, 1 или 2, и «у» равен или 0 или 1, при условии, что сумма «х+у» составляет меньше или равна 2, радикалы R¹ и R² представляют собой одновалентные углеводородные C₁-С₆₀-радикалы;
D=R³R⁴SiO_2/2;
в которой радикалы R³ и R⁴ представляют собой одновалентные углеводородные C₁-С₆₀-радикалы; и
D'=R⁵R⁶SiO_2/2,
в которой радикалы R⁵ и R⁶ представляют собой независимо выбранные одновалентные углеводородные C₁-С₆₀-радикалы.

3. Строительный элемент по п.1, в котором сшивающий реагент, компонент (b), имеет общую формулу
(R⁷O)(R⁸O)(R⁹O)(R¹⁰O)Si,
где радикалы R⁷, R⁸, R⁹ и R¹⁰ представляют собой независимо выбранные одновалентные углеводородные C₁-С₆₀-радикалы.

4. Строительный элемент по п.1, в котором сшивающий реагент, компонент (b), представляет собой по меньшей мере один, выбранный из группы, состоящей из тетра-н-пропоксисилана, тетраэтилортосиликата и метилтриметоксисилана.

5. Строительный элемент по п.1, в котором катализатор, компонент (с), представляет собой катализатор на основе олова.

6. Строительный элемент по п.5, в котором катализатор на основе олова представляет собой по меньшей мере один, выбранный из группы, состоящей из дилаурата дибутилолова, диацетата дибутилолова, диметилата дибутил-олова, октоата олова, три-церотата изобутилолова, дибутилоловооксида, растворимого дибутилоловооксида, бис-диизооктилфталата дибутилолова, бис-трипропоксисилил-диоктилолова, бис-ацетилацетоната дибутилолова, силилированного дибутилоловодиоксида, три-суберата карбметоксифенилолова, трицеротата изобутилолова, дибутирата диметилолова, ди-неодеканоата диметилолова, тартрата триэтилолова, дибензоата дибутилолова, олеата олова, нафтената олова, трис-2-этилгексилгексаноата бутилолова, бутирата олова, и бис-β-дикетоната диорганоолова.

7. Строительный элемент по п.1, в котором катализатор, компонент (с), представляет собой соединение титана.

8. Строительный элемент по п.7, в котором соединение титана представляет собой по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из бис-этилацетоацетатного хелатного комплекса диизопропилата титана, бис-этилацетоацетатного хелатного комплекса диизобутилата титана, бис-этилацетоацетатного хелатного комплекса ди-н-бутилата титана, бис-этилацетоацетатного хелатного комплекса 1,3-пропандиолата титана, триэтаноламинного хелатного комплекса изопропилата титана, бис-триэтаноламинного хелатного комплекса ди(метилдигликолята) титана, бис-2,4-пентандионного хелатного комплекса диизопропилата титана, бис-2,4-пентандионного хелатного комплекса этилата-изопропилата титана, бис-2,4-пентандионата титана (2-ЕНА), тетра-н-бутилтитаната и тетраизопропилтитаната.

9. Строительный элемент по п.8, в котором соединение титана представляет собой бис-этилацетоацетатный хелатный комплекс диизопропилата титана.

10. Строительный элемент по п.1, в котором активатор склеивания выбран из группы, состоящей из 2-аминоэтил-3-амино-н-пропилтриметоксисилана, 1,3,5-трис(триметоксисилилпропил)-изоцианурата, γ-аминопропилтриэтокси-силана, γ-аминопропилтриметоксисилана, аминопропилтриметоксисилана, бис-(γ-триметоксисилилпропил)амина, N-фенил-γ-аминопропилтриметоксисилана, триметоксисилана с тремя функциональными аминогруппами, γ-амино-пропилметилдиэтоксисилана, γ-аминопропилметилдиэтоксисилана, γ-метакрил-оксипропилтриметоксисилана, метиламинопропил-триметоксисилана, γ-глицидоксипропилэтилдиметоксисилана, γ-глицидоксипропилтриметоксисилана, γ-глицидоксиэтилтриметоксисилана, β-(3,4-эпоксициклогексил)пропилтри-метоксисилана, β-(3,4-эпоксициклогексил)этилметилдиметоксисилана, изоцианатопропилтриэтоксисилана, изоцианатопропилметил-диметоксисилана, β-цианоэтилтриметоксисилана, γ-акрилоксипропил-триметоксисилана, γ-метакрилоксипропилметилдиметоксисилана, 4-амино-3,3-диметилбутил-триметокси-силана, N-этил-3-триметоксисилил-2-метилпропиламина и их смесей.

11. Строительный элемент по п.1, в котором необязательный наполнитель выбран из группы, состоящей из глин, наноглин, органоглин, размолотого карбоната кальция, осажденного карбоната кальция, коллоидального карбоната кальция, карбоната кальция, который обработан такими соединениями, как стеарат или стеариновая кислота; пирогенного оксида кремния, осажденного оксида кремния, силикагелей, гидрофобизированных оксидов кремния, гидрофильных силикагелей, измельченного кварца, размолотого кварца, оксида алюминия, гидроксида алюминия, гидроксида титана, глины, каолина, бентонита, монтмориллонита, диатомовой земли, оксида железа, технического углерода и графита, талька, слюды и их смесей.

12. Строительный элемент по п.1, в котором неионное поверхностно-активное вещество выбрано из группы, состоящей из полиэтиленгликоля, полипропиленгликоля, этоксилированного касторового масла, этоксилата олеиновой кислоты, этоксилатов алкилфенолов, сополимеров этиленоксида и пропиленоксида, и сополимеров силиконов и простых полиэфиров, сополимеров силиконов и сополимеров этиленоксида и пропиленоксида и смесей таковых в количестве, варьирующем от около 0,1 вес.% до около 10 вес.%.

13. Строительный элемент по п.1, в котором количество полидиорганосилоксанового полимера, компонента (а), варьирует от около 5 вес.% до около 95 вес.% от общего веса композиции.

14. Строительный элемент по п.1, в котором количество полидиорганосилоксанового полимера, компонента (а), варьирует от около 20 вес.% до около 85 вес.% от общего веса композиции.

15. Строительный элемент по п.1, в котором количество полидиорганосилоксанового полимера, компонента (а), варьирует от около 30 вес.% до около 60 вес.% от общего веса композиции.

16. Строительный элемент по п.1, в котором количество сшивающего реагента, компонента (b), варьирует в значении от около 0,1 вес.% до около 10 вес.% от общего веса композиции.

17. Строительный элемент по п.1, в котором количество сшивающего реагента, компонента (b), варьирует в значении от около 0,3 вес.% до около 5 вес.% от общего веса композиции.

18. Строительный элемент по п.1, в котором количество сшивающего реагента, компонента (b), варьирует в значении от около 0,5 вес.% до около 1,5 вес.% от общего веса композиции.

19. Строительный элемент по п.1, в котором количество катализатора, компонента (с), варьирует в значении от около 0,005 вес.% до около 1 вес.% от общего веса композиции.

20. Строительный элемент по п.1, в котором количество катализатора, компонента (с), варьирует в значении от около 0,003 вес.% до около 0,5 вес.% от общего веса композиции.

21. Строительный элемент по п.1, в котором количество катализатора, компонента (с), варьирует в значении от около 0,005 вес.% до около 0,2 вес.% от общего веса композиции.

22. Строительный элемент по п.1, в котором количество оксида цинка, компонента (d), варьирует в значении от около 2 вес.% до около 30 вес.% от общего веса композиции.

23. Строительный элемент по п.1, в котором количество оксида цинка, компонента (d), варьирует в значении от около 5 вес.% до около 20 вес.% от общего веса композиции.

24. Строительный элемент по п.1, в котором количество наполнителя варьирует в значении от 0 вес.% до около 90 вес.% от общего веса композиции.

25. Строительный элемент по п.1, в котором количество активатора склеивания варьирует в значении от 0,5 вес.% до около 20 вес.% от общего веса композиции.