本發(fā)明屬于改性有機材料，具體地說，涉及一種改進的雙組分聚合物基自流平封堵材料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、自流平封堵材料作為一種重要的功能性材料，在建筑、電力、化工、航空航天等領域有著廣泛而重要的應用。這類材料主要用于密封縫隙、填充空腔、防水防潮、隔音降噪等多種用途，對保障工程質量和安全具有重要意義。隨著工業(yè)技術的不斷進步和應用環(huán)境的日益復雜，對自流平封堵材料的性能要求也在不斷提高，促使相關研究持續(xù)深入。

2、目前市場上常見的自流平封堵材料主要包括環(huán)氧樹脂類、聚氨酯類、硅酮類、丙烯酸酯類等。這些材料雖然在密封性、流動性等方面表現良好，但仍存在一些不足，難以滿足日益嚴苛的應用需求：

3、1.環(huán)氧樹脂類材料：

4、環(huán)氧樹脂類自流平封堵材料具有優(yōu)異的粘接強度和耐化學性，廣泛應用于工業(yè)地坪、設備基礎等場合。然而，這類材料存在以下問題：

5、(1)硬度高、脆性大，在溫度變化劇烈的環(huán)境中容易開裂，影響密封效果；

6、(2)耐候性較差，長期暴露在戶外環(huán)境中會出現黃變、粉化等現象；

7、(3)固化過程中會產生一定程度的收縮，導致與基材之間產生應力，影響粘接效果；

8、(4)對濕氣敏感，在潮濕環(huán)境中固化質量難以保證。

9、2.聚氨酯類材料：

10、聚氨酯類自流平封堵材料具有良好的彈性和耐磨性，在建筑接縫、地坪等領域應用廣泛。但這類材料也面臨一些挑戰(zhàn)：

11、(1)耐候性和耐化學性較差，尤其是在強紫外線照射和酸堿環(huán)境中易發(fā)生降解，使用壽命有限；

12、(2)易受濕氣影響，在潮濕條件下發(fā)生泡沫化現象，影響密封效果；

13、(3)某些聚氨酯材料在固化過程中會釋放少量異氰酸酯，對環(huán)境和施工人員健康存在潛在風險；

14、(4)耐溫性能有限，在高溫環(huán)境下容易軟化變形。

15、3.硅酮類材料：

16、硅酮類自流平封堵材料具有優(yōu)異的耐候性和良好的彈性，在建筑外墻、幕墻等領域應用廣泛。但這類材料也存在一些局限性：

17、(1)強度較低，不適用于承重部位或需要高強度的應用場合；

18、(2)與某些基材的粘接性能不佳，需要使用底涂劑進行表面處理；

19、(3)固化速度相對較慢，特別是在低溫或高濕環(huán)境下；

20、(4)某些硅酮材料在固化過程中會釋放少量揮發(fā)性有機化合物(vocs)，對室內空氣質量造成影響。

21、4.丙烯酸酯類材料：

22、丙烯酸酯類自流平封堵材料具有良好的耐候性和快速固化特性，在道路標線、防水涂料等領域有所應用。但這類材料也面臨一些問題：

23、(1)耐溶劑性能較差，容易受到有機溶劑的侵蝕；

24、(2)低溫性能不佳，在寒冷環(huán)境下變脆開裂；

25、(3)收縮率較大，導致應力集中和開裂；

26、(4)某些丙烯酸酯材料在固化過程中會產生刺激性氣味，影響施工環(huán)境。

27、除了上述材料各自存在的問題外，目前大多數自流平封堵材料還普遍存在以下共性問題：

28、防火性能不佳：

29、許多自流平封堵材料在高溫環(huán)境下容易變形、軟化甚至燃燒，無法滿足日益嚴格的防火要求。特別是在一些特殊場所，如電力設施、化工廠等，材料的防火性能直接關系到整個工程的安全性?，F有的自流平封堵材料往往在某些性能方面表現優(yōu)異，但在其他方面存在明顯短板。例如，有些材料密封性好但耐候性差，有些材料強度高但柔韌性不足。如何在多個關鍵性能之間取得平衡，實現綜合性能的全面提升，是目前研究的一大難點。

30、鑒于上述現有技術存在的諸多問題和不足，開發(fā)一種具有優(yōu)異綜合性能的新型自流平封堵材料具有重要的實際應用價值和深遠的社會意義。特別是在防火性、耐候性、環(huán)保性、智能響應性等方面實現突破性進展的材料，將有力推動相關產業(yè)的技術升級和可持續(xù)發(fā)展。

技術實現思路

1、針對上述現有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種雙組分聚合物基自流平封堵材料及其制備方法和應用，從原料選擇、配方優(yōu)化、制備方法、性能表征等方面進行了系統研究，開發(fā)出一種綜合性能優(yōu)異的雙組分聚合物基自流平封堵材料。該材料不僅克服了現有技術的不足，在耐候性、阻燃性、抗菌性等方面實現了突破，而且具有廣闊的應用前景，可有力推動相關行業(yè)的技術進步。本發(fā)明提供的材料及制備方法具有顯著的創(chuàng)新性和實用性，對促進聚合物基功能材料的發(fā)展具有重要意義。

2、為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術方案：

3、一種雙組分聚合物基自流平封堵材料，

4、以重量份計，包括如下組分：

5、a組分：

6、聚(二甲基硅氧烷)：55份-72份；

7、n，n-二甲基甲酰胺：25份-35份；

8、丙烯酸：5份-10份；

9、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯：10份-20份；

10、b組分：

11、檸檬酸三丁酯：1份-3份；

12、鄰苯二甲酸二辛酯：5份-10份；

13、硫化異丁烯：2份-10份；

14、β-甘油磷酸：1份-3份；

15、聚乙二醇二油酸酯：2份-7份。

16、本發(fā)明選用聚(二甲基硅氧烷)、n，n-二甲基甲酰胺、丙烯酸、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯作為a組分，檸檬酸三丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、硫化異丁烯、β-甘油磷酸、聚乙二醇二油酸酯作為b組分。這些原料具有各自獨特的性能，可通過協同作用獲得性能優(yōu)異的聚合物材料。本發(fā)明通過大量實驗，優(yōu)化了各組分的用量比例。a組分中聚(二甲基硅氧烷)用量為55-72份，可提供良好的耐候性和柔韌性；n，n-二甲基甲酰胺用量為25-35份，可促進反應進行；丙烯酸用量為5-10份，可提高材料極性和粘接性；甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯用量為10-20份，可改善材料的親水性和柔韌性。b組分中各助劑的用量也經過優(yōu)化，可起到增塑、阻燃、抗菌等多重功效。同時，鄰苯二甲酸二辛酯的用量通常為20份-30份，而檸檬酸三丁酯的添加可以減少鄰苯二甲酸二辛酯的用量，同樣達到較好的效果。

17、優(yōu)選地，上述所述的雙組分聚合物基自流平封堵材料，

18、以重量份計，包括如下組分：

19、a組分：

20、聚(二甲基硅氧烷)：60份-72份；

21、n,n-二甲基甲酰胺：30份-35份；

22、丙烯酸：5份-8份；

23、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯：15份-20份；

24、b組分：

25、檸檬酸三丁酯：1份-3份；

26、鄰苯二甲酸二辛酯：5份-10份；

27、硫化異丁烯：2份-6份；

28、β-甘油磷酸：1份-3份；

29、聚乙二醇二油酸酯：2份-7份。

30、優(yōu)選地，上述所述的雙組分聚合物基自流平封堵材料，

31、以重量份計，包括如下組分：

32、a組分：

33、聚(二甲基硅氧烷)：66份；

34、n，n-二甲基甲酰胺：33份；

35、丙烯酸：7份；

36、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯：18份；

37、b組分：

38、檸檬酸三丁酯：2份；

39、鄰苯二甲酸二辛酯：8份；

40、硫化異丁烯：4份；

41、β-甘油磷酸：2份；

42、聚乙二醇二油酸酯：5份。

43、一種雙組分聚合物基自流平封堵材料的制備方法，包括如下步驟：

44、(1)稱取聚(二甲基硅氧烷)、n，n-二甲基甲酰胺、丙烯酸、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯加入至去離子水中混合均勻，得到前置混合物；其中，得到的前置混合物中加入催化劑，所述的催化劑為二丁基錫二月桂酸酯、三乙胺、過氧化苯甲酰、1，8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯中的一種，所述的催化劑的用量為所述的前置混合物質量的0.12倍；混合均勻的方法為超聲水浴加熱，其中超聲的功率為100-200w，其中水浴加熱的溫度為65-80℃；

45、(2)向所述前置混合物中依次加入檸檬酸三丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇二油酸酯，攪拌均勻后，再加入硫化異丁烯、β-甘油磷酸，移入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，除去空氣，通入氮氣作保護氣，升溫至110℃-130℃，持續(xù)反應6h-12h，使用改性清洗液洗滌3次，再減壓濃縮，使用透析袋進行過濾，得到產物；其中攪拌混勻的方法為油浴，其中油浴的溫度為85-90℃，其中油浴的時間為1.5-3h；改性清洗液，以重量份計的組分按比例混合而成，無水乙醇：丙酮：三氯甲烷：(3-氨丙基)三甲氧基硅烷之間比例為(20-40)：(3-8)：(5-10)：(7-18)；減壓濃縮的壓力參數為2-5kpa，減壓濃縮的體積倍數為3倍-5倍；透析袋的截留相對分子質量8000-10000，過濾時間為2-4d。

46、此外，改性清洗液，無水乙醇：作為清洗劑的主要組成部分，可以溶解和去除材料表面和內部的污垢和殘留物。丙酮：作為清洗劑的輔助組成部分，可以溶解和去除材料表面和內部的油性污垢。三氯甲烷：作為清洗劑的輔助組成部分，可以溶解和去除材料表面和內部的顆粒狀污垢。(3-氨丙基)三甲氧基硅烷：作為清洗劑的輔助組成部分，可以改善材料表面的潔凈度和光滑度。二甲氧醛丙烷：作為清洗劑的輔助組成部分，可以改善材料表面的潔凈度和光滑度?？偟膩碚f，清洗劑通過溶解、乳化、分散和表面活性等機理，可以有效去除材料表面和內部的污垢和殘留物，改善材料的潔凈度和光滑度，有利于后續(xù)的加工和應用。

47、如上述所述的雙組分聚合物基自流平封堵材料在制備防火部件中的應用。

48、本發(fā)明采用預混合-縮聚反應-洗滌-干燥的制備方法。先將a組分原料混合均勻制得前置混合物，再加入b組分助劑，在特定條件下進行縮聚反應，經洗滌干燥后即得到目標產物。該方法簡單可控，產物質量穩(wěn)定。本發(fā)明制得的雙組分聚合物基自流平封堵材料綜合性能優(yōu)異，邵氏硬度可達92-96，拉伸強度為74-80mpa，耐壓強度為1.08-1.10mpa，同時具有優(yōu)異的耐候性、阻燃性和抗菌性，可滿足多種應用要求。本發(fā)明制得的材料可廣泛應用于建筑、電力、化工等領域，特別適用于對防火性能要求高的場合。該材料可用于密封縫隙、填充空腔、防水防潮、隔音降噪等用途，大大拓寬了聚合物基自流平封堵材料的應用范圍。

49、此外，各組分之間發(fā)生的主要化學反應如下：

50、自由基聚合反應：在引發(fā)交聯劑β-甘油磷酸作用下，含有碳碳雙鍵的單體如丙烯酸、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、硫化異丁烯等可以發(fā)生自由基聚合反應，形成聚合物主鏈。其中丙烯酸和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯可以形成無規(guī)共聚物，硫化異丁烯則主要形成均聚物。

51、硅氧烷縮聚反應：聚二甲基硅氧烷在氮氣條件下高溫(90℃-120℃)即可發(fā)生縮聚反應，形成交聯網絡結構。該反應在聚合物成型過程中發(fā)生，提高材料的力學性能和耐熱性。

52、酯化/醚化反應：丙烯酸分子中的羧基與甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯或聚乙二醇二油酸酯分子中的羥基發(fā)生酯化反應；同時丙烯酸的羧基也與聚乙二醇鏈段的羥基發(fā)生醚化反應。這些反應有助于提高聚合物的支化程度和分子量。

53、氫鍵作用：丙烯酸、β-甘油磷酸等分子中含有的羧基、羥基等基團可以形成分子間或分子內氫鍵，影響聚合物的溶解性、結晶性等性質。

54、相容作用：硫化異丁烯等非極性組分可以與聚二甲基硅氧烷形成均相共混物，改善材料的柔韌性；而n,n-二甲基甲酰胺、丙烯酸等極性組分則有助于提高體系的相容性。

55、增塑作用：鄰苯二甲酸二辛酯、檸檬酸三丁酯等增塑劑可以插入聚合物分子鏈之間，降低分子間作用力，提高材料的柔韌性和延展性。

56、相比于現有技術，本發(fā)明的有益效果為：

57、綜合性能優(yōu)異：本發(fā)明開發(fā)的雙組分聚合物基自流平封堵材料在硬度、強度、阻燃性、耐溫性等多個性能指標上均表現出色，實現了多種關鍵性能的平衡，滿足了高要求應用場合的需求。環(huán)保性能提升：本發(fā)明采用環(huán)保型增塑劑檸檬酸三丁酯，替代了傳統的鄰苯二甲酸酯類增塑劑，降低了材料的環(huán)境風險。同時通過優(yōu)化配方減少了揮發(fā)性有機化合物的釋放，提高了材料的環(huán)保性能。耐候性改善：引入硫化異丁烯和β-甘油磷酸可以提高材料的抗紫外線性能和耐水解穩(wěn)定性，改善了材料在戶外環(huán)境中的耐候性，延長了使用壽命。粘接性能優(yōu)化：丙烯酸單體的引入提高了材料的極性，改善了與多種基材的粘接力，保證了良好的封堵效果。甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯則起到了優(yōu)化界面的作用，進一步增強了材料的粘接性能。加工性能提高：采用n，n-二甲基甲酰胺作為反應溶劑，降低了體系粘度，改善了原料的相容性，有利于聚合反應的進行。優(yōu)化的制備方法提高了生產效率，降低了成本。應用范圍拓寬：優(yōu)異的綜合性能使得本發(fā)明的雙組分聚合物基自流平封堵材料可以在建筑、電力、化工、航空航天等多個領域得到廣泛應用，尤其適用于對防火性能要求高的場合。本發(fā)明通過優(yōu)化材料配方和制備方法，在保證優(yōu)異綜合性能的同時，提高了材料的環(huán)保性、耐候性、粘接性等，拓寬了應用范圍，展現出顯著的技術優(yōu)勢和應用價值。相比現有技術，具有明顯的創(chuàng)新性和先進性。