1.本发明涉及结构粘结材料领域，具体涉及一种环保型水性结构粘结材料及其制备方法。
背景技术：
2.通常市场上的硅硐类结构胶，是一种中性固化、专为建筑幕墙中的结构粘结装配而设计 的结构胶。可在很宽的气温条件下轻易地挤出使用，依靠空气中的水分固化成优异、耐用的 高模量、高弹性的硅酮橡胶，在固化时会释放出甲醇等刺激气体，刺激人的眼睛和呼吸道。
技术实现要素：
3.本发明旨在解决上述技术问题，提供了一种环保型水性结构粘结材料及其制备方法，绿 色环保无味、拉伸强度好、粘结强度高。
4.按照本发明的技术方案，所述环保型水性结构粘结材料，按重量份计，由以下原料制成： 丙二醇1份、水4-10份、无机凝胶0.2-0.5份、纯丙弹性乳液30-40份、分散剂0.2-0.5份、 重质碳酸钙20-40份、高岭土15-25份、消泡剂0.2-0.5份、钾水玻璃15-25份、稳定剂0.5-1 份、基材润湿剂0.1-0.2份和杀菌防霉剂0.1-0.2份。
5.作为优选，所述环保型水性结构粘结材料，由以下重量份组分制成：丙二醇1份、水5-6 份、无机凝胶0.3-0.8份、纯丙弹性乳液25-30份、分散剂0.3份、重质碳酸钙30份、高岭土 20份、消泡剂0.3份、钾水玻璃20份、稳定剂0.5份、基材润湿剂0.2份和杀菌防霉剂0.1 份。
6.作为优选，所述无机凝胶为硅酸镁铝和/或硅酸镁锂。
7.作为优选，所述纯丙弹性乳液为blj-9468-2和/或rs-9900a纯丙弹性乳液。
8.作为优选，所述分散剂为731a聚羧酸钠盐分散剂。
9.作为优选，所述重质碳酸钙颗粒大小为700-900目。
10.作为优选，所述高岭土为水洗高岭土，其颗粒大小300-500目。
11.作为优选，所述所述稳定剂为四甲基乙二胺，四甲基-1,3-丙二胺，四甲基-1,6-己二胺 中的一种或多种。
12.作为优选，所述基材润湿剂为tego twin4100型基材润湿剂。
13.作为优选，所述杀菌防霉剂为1-2苯并异噻唑啉-3-酮，2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，2-甲基
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5-氯-4-异噻唑啉-3-酮中的一种或多种。
14.本发明还提供一种环保型水性结构粘结材料的制备方法，包括如下步骤：
15.(1)在搅拌状态下向丙二醇中加入无机凝胶，再加入水，混匀得到混合物a。
16.(2)向所述混合物a中加入纯丙弹性乳液，混匀，加入分散剂、消泡剂，搅拌，得到 混合物b。
17.(3)在搅拌状态下向所述混合物b中加入重质碳酸钙和高岭土，分散，得到混合物
c。
18.(4)向所述混合物c中加入钾水玻璃、稳定剂、基材润湿剂和杀菌防霉剂，搅拌混合 均匀，抽真空，得到所述环保型水性结构粘结材料。
19.作为优选，步骤(2)中所述搅拌方法为以500-1000r/min的转速搅拌10-20min。
20.作为优选，步骤(3)中所述分散方法为以1500-2000r/min的转速高速分散20-30min。
21.本技术方案的反应机理为：有机、无机双重交联固化，如图1所示。
22.具体机理为丙烯酸乳液固化的有机反应和关于钾水玻璃的无机反应的结合。
23.有机部分：丙烯酸乳液的固化是通过挥发成膜，既随着乳液中水和溶剂的挥发，乳胶粒 子产生形变，水和溶剂的进一步挥发，最终乳胶粒子互相融合成膜。
24.无机部分：钾水玻璃与空气中的二氧化碳的反应生产不定型的硅酸，并脱水固化。反应 时产生的化学反应如下：
25.k2o
·
nsio2+h2o+co2→
h2o
·
nsio2↓
+k2co326.h2o
·
nsio2→
nsio2+h2o
↑
27.k2o
·
nsio2+ca(oh)2→
cao
·
sio2+(n-1)sio2+2koh
28.2koh+co2→
k2co3+h2o
29.k2o
·
nsio2+msio2→
k2o
·
(m+n)sio230.钾水玻璃与建筑基材中的氢氧化钙、二氧化硅的反应，可与基材间产生非常牢固的化学 键合作用，融合成为基材的一部分，形成极好的附着力。最终有机反应和无机反应互相结合 形成互相缠结的大分子网络交联结构，进一步加强了粘结作用。
31.本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：
32.1、本发明涉及一种环保型水性结构粘结材料，是一种有机无机复合型，双重固化的结构 胶粘剂，与现有技术相比，方法简单，强度高。
33.2、本发明可以有效提高和控制材料的硬度、拉伸强度、粘结强度，并拥有优异的附着力。
34.3、本发明无需添加成膜助剂，配方更简洁，同时具有优异的附着力，不含甲醛，利于环 保。
附图说明
35.图1为制备结构粘结材料有机、无机双重交联固化反应机理。
具体实施方式
36.下面结合表格和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地 理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
37.如无具体说明，本发明的各种原料均市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
38.实施例1
39.在搅拌状态下向装有1kg丙二醇的容器中加入0.3kg硅酸镁铝，用分散机分散均匀，加 入5.7kg水用分散机活化均匀后，加入30kg blj-9468-2纯丙弹性乳液搅拌均匀后，
加入0.3kg 731a聚羧酸钠盐分散剂、0.3kg消泡剂，1000r/min搅拌10min，然后在搅拌状态下 依次加入30kg 700目重质碳酸钙和20kg 300目水洗高岭土，2000r/min高速分散30min，再 依次加入20kg钾水玻璃、0.5kg四甲基乙二胺、0.2kg tego twin4100型基材润湿剂和0.1kg1-2苯并异噻唑啉-3-酮，搅拌混合均匀，抽真空，即得水性结构粘结材料。
40.实施例2
41.在搅拌状态下向装有1kg丙二醇的容器中加入0.5kg硅酸镁铝，用分散机分散均匀，加 入5.5kg水用分散机活化均匀后，加入30kg blj-9468-2纯丙弹性乳液搅拌均匀后，加入0.3kg 731a聚羧酸钠盐分散剂、0.3kg消泡剂，1000r/min搅拌20min，然后在搅拌状态下 依次加入30kg 900目重质碳酸钙和20kg 400目水洗高岭土，2000r/min高速分散30min，再 依次加入20kg钾水玻璃、0.5kg四甲基-1,3-丙二胺、0.2kg tego twin4100型基材润湿剂和 0.1kg 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，搅拌混合均匀，抽真空，即得水性结构粘结材料。
42.实施例3
43.在搅拌状态下向装有1kg丙二醇的容器中加入0.8kg硅酸镁铝，用分散机分散均匀，加 入5.2kg水用分散机活化均匀后，加入30kg blj-9468-2纯丙弹性乳液搅拌均匀后，加入0.3kg 731a聚羧酸钠盐分散剂、0.3kg消泡剂，1000r/min搅拌15min，然后在搅拌状态下 依次加入30kg 700目重质碳酸钙和20kg 500目水洗高岭土，2000r/min高速分散30min，再 依次加入20kg钾水玻璃、0.5kg四甲基-1,6-己二胺、0.2kg tego twin4100型基材润湿剂和 0.1kg 2-甲基-5-氯-4-异噻唑啉-3-酮，搅拌混合均匀，抽真空，即得水性结构粘结材料。
44.实施例4
45.在搅拌状态下向装有1kg丙二醇的容器中加入0.5kg硅酸镁铝，用分散机分散均匀，加 入5.5kg水用分散机活化均匀后，加入35kg blj-9468-2纯丙弹性乳液搅拌均匀后，加入0.3kg 731a聚羧酸钠盐分散剂、0.3kg消泡剂，1000r/min搅拌20min，然后在搅拌状态下 依次加入30kg 800目重质碳酸钙和20kg 300目水洗高岭土，2000r/min高速分散30min，再 依次加入15kg钾水玻璃、0.5kg四甲基乙二胺、0.2kg tego twin4100型基材润湿剂和0.1kg1-2苯并异噻唑啉-3-酮，搅拌混合均匀，抽真空，即得水性结构粘结材料。
46.实施例5
47.在搅拌状态下向装有1kg丙二醇的容器中加入0.5kg硅酸镁铝，用分散机分散均匀，加 入5.5kg水用分散机活化均匀后，加入40kg blj-9468-2纯丙弹性乳液搅拌均匀后，加入0.3kg 731a聚羧酸钠盐分散剂、0.3kg消泡剂，1000r/min搅拌10min，然后在搅拌状态下 依次加入30kg 800目重质碳酸钙和20kg 300目水洗高岭土，2000r/min高速分散30min，再 依次加入10kg钾水玻璃、0.5kg四甲基乙二胺、0.2kg tego twin4100型基材润湿剂和0.1kg1-2苯并异噻唑啉-3-酮，搅拌混合均匀，抽真空，即得水性结构粘结材料。
48.实施例6
49.在搅拌状态下向装有1kg丙二醇的容器中加入0.5kg硅酸镁铝，用分散机分散均匀，加 入5.5kg水用分散机活化均匀后，加入25kg blj-9468-2纯丙弹性乳液搅拌均匀后，加入0.3kg 731a聚羧酸钠盐分散剂、0.3kg消泡剂，1000r/min搅拌10min，然后在搅拌状态下 依次加入30kg 900目重质碳酸钙和20kg 300目水洗高岭土，2000r/min高速分散
30min，再 依次加入25kg钾水玻璃、0.5kg四甲基乙二胺、0.2kg tego twin4100型基材润湿剂和0.1kg1-2苯并异噻唑啉-3-酮，搅拌混合均匀，抽真空，即得水性结构粘结材料。
50.实施例7
51.在搅拌状态下向装有1kg丙二醇的容器中加入0.5kg硅酸镁铝，用分散机分散均匀，加 入5.5kg水用分散机活化均匀后，加入25kg blj-9468-2纯丙弹性乳液搅拌均匀后，加入0.3kg 731a聚羧酸钠盐分散剂、0.3kg消泡剂，1000r/min搅拌10min，然后在搅拌状态下 依次加入25kg 700目重质碳酸钙和25kg 400目水洗高岭土，2000r/min高速分散30min，再 依次加入25kg钾水玻璃、0.5kg四甲基乙二胺、0.2kg tego twin4100型基材润湿剂和0.1kg1-2苯并异噻唑啉-3-酮，搅拌混合均匀，抽真空，即得水性结构粘结材料。
52.实施例8
53.在搅拌状态下向装有1kg丙二醇的容器中加入0.5kg硅酸镁铝，用分散机分散均匀，加 入5.5kg水用分散机活化均匀后，加入25kg blj-9468-2纯丙弹性乳液搅拌均匀后，加入0.3kg 731a聚羧酸钠盐分散剂、0.3kg消泡剂，1000r/min搅拌10min，然后在搅拌状态下 依次加入20kg 700目重质碳酸钙和30kg 500目水洗高岭土，2000r/min高速分散30min，再 依次加入25kg钾水玻璃、0.5kg四甲基乙二胺、0.2kg tego twin4100型基材润湿剂和0.1kg1-2苯并异噻唑啉-3-酮，搅拌混合均匀，抽真空，即得水性结构粘结材料。
54.实施例9
55.在搅拌状态下向装有1kg丙二醇的容器中加入0.5kg硅酸镁铝，用分散机分散均匀，加 入5.5kg水用分散机活化均匀后，加入25kg blj-9468-2纯丙弹性乳液搅拌均匀后，加入0.5kg 731a聚羧酸钠盐分散剂、0.2kg消泡剂，1000r/min搅拌10min，然后在搅拌状态下 依次加入30kg 700目重质碳酸钙和30kg 500目水洗高岭土，2000r/min高速分散30min，再 依次加入25kg钾水玻璃、1kg四甲基乙二胺、0.1kg tego twin4100型基材润湿剂和0.2kg 1-2 苯并异噻唑啉-3-酮，搅拌混合均匀，抽真空，即得水性结构粘结材料。
56.实施例10
57.在搅拌状态下向装有1kg丙二醇的容器中加入0.5kg硅酸镁锂，用分散机分散均匀，加 入5.5kg水用分散机活化均匀后，加入25kg blj-9468-2纯丙弹性乳液搅拌均匀后，加入0.2kg 731a聚羧酸钠盐分散剂、0.5kg消泡剂，1000r/min搅拌10min，然后在搅拌状态下 依次加入40kg 700目重质碳酸钙和30kg 300目水洗高岭土，2000r/min高速分散30min，再 依次加入25kg钾水玻璃、1kg四甲基乙二胺、0.1kg tego twin4100型基材润湿剂和0.2kg 1-2 苯并异噻唑啉-3-酮，搅拌混合均匀，抽真空，即得水性结构粘结材料。
58.对比例1
59.在搅拌状态下向装有1kg丙二醇的容器中加入6kg水用分散机活化均匀后，加入30kgblj-9468-2纯丙弹性乳液搅拌均匀后，加入0.3kg731a聚羧酸钠盐分散剂、0.3kg消 泡剂，500r/min搅拌10min，然后在搅拌状态下依次加入30kg 700目重质碳酸钙和20kg 300 目水洗高岭土，1500r/min高速分散20min，再依次加入20kg钾水玻璃、0.5kg四甲基乙二胺、 0.2kg tego twin4100型基材润湿剂和0.1kg 1-2苯并异噻唑啉-3-酮，搅拌混合均匀，抽真空， 即得水性结构粘结材料。
60.对比例2
61.在搅拌状态下向装有1kg丙二醇的容器中加入0.5kg硅酸镁铝，用分散机分散均
匀，加 入5.5kg水用分散机活化均匀后，加入50kg blj-9468-2纯丙弹性乳液搅拌均匀后，加入0.3kg 731a聚羧酸钠盐分散剂、0.3kg消泡剂，1000r/min搅拌10min，然后在搅拌状态下 依次加入30kg 700目重质碳酸钙和20kg 300目水洗高岭土，2000r/min高速分散30min，再 依次加入0.2kg四甲基乙二胺和0.1kg 1-2苯并异噻唑啉-3-酮，搅拌混合均匀，抽真空，即得 水性结构粘结材料。
62.对比例3
63.在搅拌状态下向装有1kg丙二醇的容器中加入0.5kg硅酸镁铝，用分散机分散均匀，加 入5.5kg水用分散机活化均匀后，加入30kg rs-9900a纯丙弹性乳液搅拌均匀后，加入0.3kg 731a聚羧酸钠盐分散剂、0.3kg消泡剂，750r/min搅拌10min，然后在搅拌状态下依 次加入30kg 700目重质碳酸钙和20kg 300目水洗高岭土，1750r/min高速分散25min，再依 次加入20kg钾水玻璃、0.5kg四甲基乙二胺、0.2kg tego twin4100型基材润湿剂和0.1kg 1-2 苯并异噻唑啉-3-酮，搅拌混合均匀，抽真空，即得水性结构粘结材料。
64.效果评价1
65.本发明的环保型水性结构粘结材料的性能指标按gb 16776-2005进行测试：
66.1.外观均为细腻、均匀膏状物，无气泡、结块、凝胶、结皮，无不易分散的析出物。
67.2.物理力学性能技术指标测试方法如下，结果见表1。
68.下垂度：按g b/t 13477.6-2003中7.1试验。试验模具的槽内尺寸为宽20mm、深10mm， 试验温度为(50士2)℃。
69.挤出性：按gb/t 13477.3-2003试验，采用聚乙烯挤胶筒，装填容量为177ml，不安装 挤胶嘴，挤胶气压为0.340mpa,测定一次将全部样品挤出所需的时间，精确至0.1s。试验次 数为一次。
70.表干时间：按gb/t 13477.5-2003第8.1条试验。
71.硬度：在pe膜上平放金属模框，将试验样品挤注在模框内，刮平后除去模框养护；揭去 pe膜制得试样，按gb/t 531-1999采用邵尔a型硬度计试验。
72.拉伸粘结性：
73.a)按gb/t 13477.8-2003制备试件，每5个试件为一组；
74.b)每个试件必须有一面选用g类基材；
75.c)制备后的试件按标准条件养护21d；
76.d)在不损坏试件条件下，养护期间挡块应尽早分离。
77.最大拉伸强度及伸长率：试验温度(23
±
2)℃，取一组试件试验，同时记录最大拉伸强度 时的伸长率，计算最大拉伸强度时的伸长率的算术平均值。
78.粘结破坏面积：按gb/t 13 477.8-2003进行试验。粘结破坏面积的测量和计算，采用透 过印制有1mm x 1mm网格线的透明膜片，测量拉伸粘结试件两粘结面上粘结破坏面积较大面 占有的网格数，精确到1格(不足一格不计)。粘结破坏面积以粘结破坏格数占总格数的百分 比表示。
79.水-紫外线光照后的拉伸粘结性：取一组试件按jc/t 485-1992第5.12条规定，采用蒸馏 水或水连续试验300h，在标准条件下放置2h试验。
80.热老化：取三块洁净的铝板，其中两块用作试验试件，一块用作对比试件。在铝板上平 放金属模框，将结构胶刮涂在模框内并用刮刀刮平，除去模框制成试件。试件在标准
条件下 放置7天，试验试件在(90
±
2)℃鼓风干燥箱中，保持21天。
81.表1表观性能技术指标
[0082][0083]
表2拉伸粘结性能技术指标
[0084]
[0085][0086]
从表1和表2，实施例1-3和对比例1分析可以得出，硅酸镁铝可以有效提高胶粘剂的挤 出性和成型性。而实施例2-5和对比例2可以看出，随着硅酸钾的减少，丙烯酸乳液的增加， 表观性能没有明显差异，硬度、拉伸粘结强度都有一定程度降低，但最大拉伸强度时伸长率 有所增大。实施例7-10可以看出，填料越多胶粘剂的挤出性越差、硬度越高、拉伸粘结性和 伸长率降低。另外，从不同实施例中可以看出不同比例的填料，不同目数的填料也会对胶粘 剂配方的性能产生一定的影响。
[0087]
本发明制备得到的环保型水性结构粘结材料，涉及有机、无机双重交联固化，可以通过 调整有机、无机的比例和颜基比来实现高硬度、高拉伸强度、高粘结强度和优异的附着力， 同时引入硅酸镁铝提高了胶粘剂的挤出性和成型性。
[0088]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属 领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里 无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本 发明创造的保护范围之中。