【專利介紹】一種鋼桶用的密封膠及其制備方法
文/潘文海
申請號：202210676336 .4
申請日：2022 .06 .15
申請人：福建合潤包裝涂料有限公司
發明人：潘文海；翁師德；賴少波；翁錦熙
摘要
本發明涉及高分子密封材料領域，具體的提供了一種鋼桶用的密封膠及其制備方法，該密封膠包括以下重量份的原料：水性聚氨酯分散體20～30份、填料45～65份、顏料1 .0～3 .0份、消泡劑0 .02～0 .15份、分散劑0 .5～2 .0份、抗氧劑0 .2～2 .0份、十二烷基硫酸鈉0 .5～2 .5份、增稠劑0 .1～1 .0份、增粘樹脂0～5份、水5～20份；所述填料包括高嶺土、納米碳酸鈣和硫酸鋇，水性聚氨酯分散體為環氧改性水性聚酯型聚氨酯分散體，使得密封膠的氣味小、具有高固含量、耐高溫、附著力好、具有較好彈性。
權利要求書
1 .一種鋼桶用的密封膠，其特征在于，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯分散體20～30份、填料45～65份、顏料1 .0～3 .0份、消泡劑0 .02～0 .15份、分散劑0 .5～2 .0份、抗氧劑0 .2～2 .0份、十二烷基硫酸鈉0 .5～2 .5份、增稠劑0 .1～1 .0份、增粘樹脂0～5份、水5～20份；所述填料包括高嶺土、納米碳酸鈣和硫酸鋇，所述水性聚氨酯分散體為環氧改性水性聚酯型聚氨酯分散體。
2 .如權利要求1所述的鋼桶用的密封膠，其特征在于，所述顏料為鈦白粉。
3 .如權利要求1所述的鋼桶用的密封膠，其特征在于：所述消泡劑為有機硅類消泡劑、礦物油類消泡劑或者聚合物類消泡劑。
4 .如權利要求1所述的鋼桶用的密封膠，其特征在于：所述分散劑為聚丙烯酸銨鹽分散劑。
5 .如權利要求1所述的鋼桶用的密封膠，其特征在于：所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素或者膨潤土。
6 .如權利要求1所述的鋼桶用的密封膠，其特征在于：所述增粘樹脂為松香樹脂、萜烯樹脂或者合成丙烯酸樹脂。
7 .一種制備如權利要求1?5中任一項所述的鋼桶用的密封膠的方法，其特征在于，包括以下步驟：
將增稠劑溶解于水中，得到濃度為4％的第一溶液；
將填料、鈦白粉、抗氧劑、分散劑、十二烷基硫酸鈉、50％消泡劑混合，進行高速分散打漿，控制其細度在50?70um，制得白漿；
將白漿、水性聚氨酯分散體、增粘樹脂、50％消泡劑混合，得到混合物；
將所述混合物與所述第一溶液混合，得到鋼桶用的密封膠。
說明書
1、技術領域
本發明屬于密封材料領域，具體涉及一種鋼桶用的密封膠及其制備方法。
2、背景技術
鋼桶卷封用密封填料，俗稱密封膠，當鋼桶底頂與桶身卷封時，填入卷邊縫隙中起密封作用。由于鋼桶卷封后，卷邊部位有一定的剛性回彈，回彈使原本卷緊的卷邊出現了縫隙。所以，用密封填料填充卷邊縫隙，能有效地提高鋼桶的抗滲漏能力。鋼桶生產及使用對密封填料有以下幾項要求：
(1)相容性，由于鋼桶的用途很廣，盛裝的貨物各種各樣，所以要求密封填料對各種內盛物有一定的相容性。如果某種內盛物與密封填料不相容，則可能產生化學反應、浸蝕，從而破壞了填料的密封性能，使內盛物變質或改性。
(2)耐高溫性，由于目前大多數制桶廠家的鋼桶涂裝工藝均采用烘干爐干燥，爐內溫度有的高達200℃左右，鋼桶表面溫度更高，在此溫度下密封填料變稀流淌或焦糊變質，均會影響其密封性能。
(3)具有高固含量，由于它是密封填料，如果固份含量低，則干燥后體積減小，使縫隙不能有效地填滿，從而影響其密封性。
(4)具有較強的附著力，大多數制桶廠的生產工藝都有桶底、頂預卷噴膠工序，如果膠與桶底頂預卷邊的粘接力不強，則在卷邊剛開始時，桶底頂與桶身翻邊產生相對滑動，把預卷噴上的膠蹭掉，有時掉在外邊，有時掉入桶內。不僅影響了密封性能，而且掉入桶內的膠塊也影響了鋼桶的內部清潔。
(5)具有較好的彈性，在鋼桶卷邊過程中，由于機械力的作用，使卷邊包得很緊，縫隙為最小狀況。但當卷封完畢后，卷邊的剛性回彈等原因使卷邊稍微放松一些，縫隙也相對大一些；如果密封填料沒有較好的彈性，則不能適應這種變化。另外，密封填料在卷邊內應有一定的彈性壓縮，它本身的彈性彈力能使密封性能更佳。
傳統的密封膠中含天然膠乳，天然膠乳氨在保存時，氨水具有強烈的刺鼻味道，對生產者與使用者均不友好，并且天然膠乳耐熱性較差，無法承受高溫。
3、發明內容
本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術中的技術問題之一，即提供一種氣味小、具有高固含量、耐高溫、附著力好、具有較好彈性的鋼桶用的密封膠。為此，本發明的第一個目的在于提出一種鋼桶用的密封膠。
本發明的第二個目的在于提出一種鋼桶用的密封膠的制備方法。
為達到上述目的，本發明第一方面實施例提出了一種鋼桶用的密封膠，其包括以下重量份的原料：水性聚氨酯分散體20～30份、填料45～65份、顏料1 .0～3 .0份、消泡劑0 .02～0 .15份、分散劑0 .5～2 .0份、抗氧劑0 .2～2 .0份、十二烷基硫酸鈉0 .5～2 .5份、增稠劑0 .1～1 .0份、增粘樹脂0～5份、水5～20份；所述填料包括高嶺土、納米碳酸鈣和硫酸鋇，所述水性聚氨酯分散體為環氧改性水性聚酯型聚氨酯分散體。
根據本發明實施例的一種鋼桶用的密封膠，使用環氧改性的水性聚氨酯作為主體材料可提高密封膠的附著力和耐熱性，因聚氨酯的固含量無法做高，填料用低吸油值的硫酸鋇、納米碳酸鈣并搭配部分高嶺土，可填充更多的粉料，提高產品的固含量，達到國產鋼桶密封膠的水準，納米材料的引入又可進一步提高產品的剛性、韌性，滿足產品卷封要求。
另外，相較于烷基酚聚氧乙烯醚等非離子型乳化劑，十二烷基硫酸鈉具有更優異的耐水性，可進一步提高產品的附著力。
另外，根據本發明上述實施例提出的一種鋼桶用的密封膠，還可以具有如下附加的技術特征：
可選地，所述顏料為鈦白粉。
可選地，所述消泡劑為有機硅類消泡劑、礦物油類消泡劑或者聚合物類消泡劑。
可選地，所述分散劑為聚丙烯酸銨鹽分散劑。分散劑對顏填料具有潤濕分散作用，防止顏填料粒子之間產生聚集，保持分散體系的穩定性。
可選地，所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素或者膨潤土。增稠劑能夠調節密封膠的粘稠度，同時對顏填料可起到潤濕分散的作用。如此設置，使鋼桶用密封膠不僅具有良好的附著力，而且化學穩定性及貯存穩定性好，使用效果更佳。
可選地，所述增粘樹脂為松香樹脂、萜烯樹脂或者合成丙烯酸樹脂。
本發明第二方面實施例還提出了一種鋼桶用的密封膠的制備方法，其包括以下步驟：
將增稠劑溶解于水中，得到濃度為4％的第一溶液；
將填料、鈦白粉、抗氧劑、分散劑、表面活性劑、50％消泡劑混合，進行高速分散打漿，控制其細度在50?70um，制得白漿；
將填料、鈦白粉、抗氧劑、分散劑、十二烷基硫酸鈉、50％消泡劑混合，制得白漿；
將白漿、水性聚氨酯分散體、增粘樹脂、50％消泡劑混合，得到混合物；
將所述混合物與所述第一溶液混合，得到鋼桶用的密封膠。
4、具體實施方式
為了更好的理解上述技術方案，下面將更詳細地描述本發明的示例性實施例，應當理解，可以以各種形式實現本發明而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本發明，并且能夠將本發明的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。
本發明實施例所采用原料的來源及其規格見表1所示：
表1 原料的來源及其規格
原料名稱 |
商品編號 |
廠家 |
| 增稠劑 |
250HBR |
Ashland |
| 增粘樹脂 |
Tacolyn 3400? |
EASTMAN |
| 高嶺土 |
LJ?1? |
上海緣江化工 |
| 納米碳酸鈣 |
303 |
上海緣江化工 |
| 硫酸鋇 |
HY?A20 |
深圳海揚粉體 |
| 鈦白粉 |
R?996 |
龍蟒佰利聯 |
| 消泡劑 |
BYK?016 |
BYK |
| 分散劑 |
OROTAN 731A |
DOW |
| 抗氧劑 |
Lowinox CPL |
Chemtura |
| 表面活性劑 |
十二烷基硫酸鈉 |
上海凱星精細化工 |
| 表面活性劑 |
三乙醇胺 |
DOW |
| 表面活性劑 |
烷基酚聚氧乙烯醚 |
江蘇桑達化工 |
實施例
表2 實施例1?8中各組分及其重量份數
其中，環氧改性水性聚氨酯分散體的制備方法如下：
在氮氣保護下，將真空脫水后的50g聚酯多元醇(HY?2022 ,Mn＝2000)、5 .5g甲苯二異氰酸酯(TDI)和0 .1g二丁基二月桂酸錫(DBTDL)加入裝有回流冷凝管、攪拌器和溫度計的三口燒瓶中，升溫至90℃左右反應2h；加入8g環氧樹脂E?44，加入9g丙酮調節體系粘度，反應1h后，降低體系溫度到60℃，然后取樣測定反應物中異氰酸根含量；達到0 .76％之后，加入2g異氟爾酮二胺(IPDA)反應1h；加入1 .5g三乙胺(TEA)中和反應10min，再加入2 .5g乙二胺(EDA)，加入21 .4g去離子水進行高速剪切乳化30min，最后減壓蒸餾除去溶劑，即得到環氧改性的水性聚氨酯分散體。
環氧樹脂具有高模量、高強度和耐化學性好等優點，其結構中含有羥基和活潑的環氧基，容易發生反應；又含有苯環、醚鍵，它的加入會使聚氨酯產生一定程度的交聯，形成網狀結構，可提高聚氨酯的力學性能和耐熱性；TDI屬芳香族異氰酸酯，內部含有苯環，可以提供很好的內聚強度，提高產品的力學性能和耐熱性。
鋼桶用的密封膠的制備方法，其包括以下步驟：
將填料、鈦白粉、抗氧劑、分散劑、表面活性劑、50％消泡劑混合，進行高速分散打漿，控制其細度在50?70um，制得白漿；
將增稠劑溶解于水中，得到濃度為4％的第一溶液；
將填料、鈦白粉、抗氧劑、分散劑、十二烷基硫酸鈉、50％消泡劑混合，制得白漿；
將白漿、水性聚氨酯分散體、增粘樹脂、50％消泡劑混合，得到混合物；
將所述混合物與所述第一溶液混合，得到鋼桶用的密封膠。
結果如表3，優選實施例8，在保證產品性能的基礎上，高嶺土、硫酸鋇及納米碳酸鈣混搭可大大降低打漿工藝難度，利于生產，又能保證產品具有良好的流動性，利于線上注膠。
實施例9：一種鋼桶用密封膠，與實施例8的不同之處在于，氫化松香酯的重量份數設置為1份，水的重量份數設置為11 .7份。
實施例10：一種鋼桶用密封膠，與實施例8的不同之處在于，氫化松香酯的重量份數設置為3份，水的重量份數設置為9 .7份。
實施例11：一種鋼桶用密封膠，與實施例8的不同之處在于，氫化松香酯的重量份數設置為5份，水的重量份數設置為7 .7份。
結果如表3，優選實施例10，相較實施例9，實施例10及實施例11產品附著力均有提升，考慮到工藝方面，實施例11中水分含量較少，不利于打漿，所以優選實施例10。
實施例12：一種鋼桶用密封膠，與實施例10的不同之處在于，三乙醇胺的重量分數設置為0份，烷基酚聚氧乙烯醚的重量份數設置為1 .5份。
實施例13：一種鋼桶用密封膠，與實施例10的不同之處在于，三乙醇胺的重量分數設置為0份，十二烷基硫酸鈉的重量份數設置為1 .5份。
結果如表3，優選實施例13，十二烷基硫酸鈉為陰離子型乳化劑，相較于烷基酚聚氧乙烯醚等非離子型乳化劑，其可提高產品的附著力。
對比例1：一種鋼桶用密封膠，與實施例13的不同之處在于，水性聚氨酯分散體未改性，其制備過程如下：
在氮氣保護下，將真空脫水后的50g聚酯多元醇(HY?2022 ,Mn＝2000)、5 .5g甲苯二異氰酸酯(TDI)和0 .1g二丁基二月桂酸錫(DBTDL)加入裝有回流冷凝管、攪拌器和溫度計的三口燒瓶中，升溫至90℃左右反應2h；加入17g丙酮調節體系粘度，反應1h后，降低體系溫度到60℃，然后取樣測定反應物中異氰酸根含量；達到0 .76％之后，加入2g異氟爾酮二胺(IPDA)反應1h；加入1 .5g三乙胺(TEA)中和反應10min，再加入2 .5g乙二胺(EDA)，加入21 .4g去離子水進行高速剪切乳化30min，最后減壓蒸餾除去溶劑，即得到環氧改性的水性聚氨酯分散體。
實施例13由于主體材料水性聚氨酯分散體進行環氧改性，其結構中含有羥基和活潑的環氧基，可以提高產品的交聯程度，形成網狀結構，從而提高產品的耐熱性；同時結構中含有苯環，為剛性結構，可以提供更好的內聚強度，也能提高產品的耐熱性。因此，相較與對比例1未改性的水性聚氨酯分散體，實施例13具有更高的熱降解溫度，即更耐高溫。
試驗例
以下通過力學性能測試實驗說明本發明的有益效果：
1 .測試對象：實施例1?13制備的密封膠；
2 .測試項目：
固含量試驗方法：根據GB/T 1725進行固含量的測試，測試條件為溫度125℃、時間30min。
彈性試驗方法：根據JG/T 172標準進行涂膜的制備，得到厚度為(1 .0±0 .2)mm的干膜，制備好的干膜根據GB/T 528標準測定拉伸強度和斷裂伸長率，用以表征密封膠彈性性能。
附著力試驗方法：根據GB/T 2792標準進行涂膜的制備與90度剝離強度測試，用以表征密封膠附著力性能。
耐熱性能試驗方法：使用熱重分析儀測定產品熱失重5％時的溫度，用以表征產品的耐熱性能，溫度越高，說明產品耐熱性越好。
耐蝕性試驗方法：采用200um涂布器，在鍍鋅板上進行刮板，置于130℃烤箱中烘烤3min；將樣品裁切成合適大小，進行耐溶劑浸泡測試，測試條件為常溫，時間為30天；經過浸泡測試后，觀察其表觀狀態，與對比樣(未浸泡樣)的差異性。
表3：實施例1?13制備的密封膠性能測試結果
由此可知，本發明提供的鋼桶用的密封膠耐高溫、耐壓、附著力好、具有較好彈性。
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不應理解為必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例進行接合和組合。
盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
