CN1011055B - 多层玻璃窗构件 - Google Patents
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Abstract
一种改进的多层玻璃构件,由彼此隔开安装的一对玻璃板组成,隔离件保障玻璃板之间有一气室,密封件密封该气室,其特点是,干燥材料和未增塑聚合材料构成隔离件,其中的聚合材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;以及未增塑聚合材料构成的密封件,该材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;制作隔离件的聚合材料的水汽透过率比制作密封件的聚合材料的高。
Description
本发明涉及具有非金属柔性隔离和密封组件的多层玻璃窗构件。
多层玻璃窗构件一般由彼此隔开安装的一对玻璃板组成,这两块玻璃板的内表面相对,并用沿其内相对表面的周边敷贴的隔离密封组件隔开,以使在玻璃板间限定一个密封良好的隔热气室。隔离密封组件通常由内部隔离除水件和外部密封件组成,其中,前者沿玻璃板内相对表面的周边敷贴,而后者沿内部隔离除水件的外周边敷贴。
在一种公知技术的多层玻璃窗构件中,内隔离除水件由空心金属隔离件构成,它通常由热融粘合胶料粘固于玻璃板内相对表面的周边,以保证第一密封。该金属隔离件通常是管状的,充满干燥材料,它与隔热气室相通,以吸收水份,从而提高构件的性能和耐用性。外密封件通常由弹性防潮条构成,它置于两块玻璃板的整个周边和内隔离除水件的外周边,以保证第二密封。用这些熟知工艺制造的具有金属隔离件的多层玻璃构件的缺点在于金属隔离件的造价。
虽然具有柔性隔离和密封组件的多层玻璃构件是公知的,但是对它多方面的改善是人们所希望的。
在两块玻璃彼此隔开安装的多层玻璃构件中,隔离件保障玻璃板之间有一气室,密封件密封该气室,按照本发明,改进包括:干燥材料和未增塑的聚合材料构成的隔离件,其中的聚合材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;以及未增塑的聚合材料构成的密封件,该材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;在此,制作隔离件的聚合材料的水汽透过率比制作密封件的聚合材料的大。
图1是本发明多层窗玻璃构件优选实施例的局部横截面图。
图2是本发明多层窗玻璃构件另一实施例的局部横截面图。
图3是专用夹具的侧视图,该夹具和英斯特朗(INSTRON)仪一起用来测量两块玻璃板之间胶料的粘合拉伸强度。
图4是图3所示专用夹具的前视图。
图5是专用夹具的侧视图,该夹具和INSTRON仪一起用来测量两块玻璃板之间胶料的搭接切变强度。
图6是图5所示专用夹具的前视图。
在本发明所改进的多层玻璃构件中,隔离件和密封件都是由非金属聚合材料制成的。本玻璃构件的改进包括:隔离件,它由干燥材料和未增塑的聚合材料制成,后者是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;密封件,它由未增塑的聚合材料制成,该材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物。本构件隔离件的聚合材料的水汽透过率应易于本构件密封件的聚合材料的。
现参见图1,我们可以看到,多层窗玻璃构件20包括两块玻璃板22、24,它们由隔离件34和密封件36相当平行地彼此隔开;在玻璃板22、24之间限定一个密封良好的隔热气室28。隔热气室一般充满空气,尽管可以用其他种类的气体代替之。因此,为了便于描述,在此把隔热气室视为大气气室。板22、24可由种种材料,如木材、金属、塑料或者玻璃构成。板22、24可以是透明的、半透明的、按设计预定的或者不透明的。为了便于介绍,下面详述将以玻璃板为例,不过本发明不局限于玻璃板。玻璃板22、24可以是任何需要
的形状或者构形。而且,玻璃板22、24可以是层压的、着色的、涂层的、热或化学增强的、或者可以具有其它所希望的强度、美感的、光学的和/或防阳光的特性。能和本发明的窗构件20一起使用的特别耐用、能量效率高和美感上诱人、性能好的涂层,是热和光的反射涂层、即防阳光涂层。具有这种涂层的多层玻璃窗,由匹茨堡平板玻璃(PPG)工业有限公司以注岫商标SUNGATE
、SOLARCOOL
和SOLARBAN
销售。这些防阳光涂层通常分别涂布于22、24的内相对表面30、32中的一面或两面。本发明实际采用的玻璃板的数目、型号或者其它特性可以是非常广泛的,因此,本发明不受限制。
本申请的多层玻璃构件的隔离件34本身较好地粘到玻璃板内相对表面的周边,解决隔热气室的蒸汽传导问题。隔离件的特征在于具有足以使蒸汽透过的性能,也就是说,它的特征在于水蒸汽可透过性,或者其水蒸汽透过率足以保持气室中水含量是低的。本隔离件具有良好的水蒸汽透过率,大约最小为每毫米1克/平方米·天。水蒸汽透过率根据美国材料试验学会(ASTM)F-372-78和对1毫米厚的试样标定的结果来确定。在本申请的下文中,水蒸汽的透过率将表示为克·毫米/平方米·天(gmm/dm2)。水蒸汽透过率较好为2gmm/dm2、最好为4gmm/dm2。如上所述,隔离件由干燥材料和未增塑的聚合材料构成,后者是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物。这些组分物在下面详述。
本发明的隔离件可以按配方制造,以便提供所需要的粘合结构的粘合强度,来足以保持玻璃板彼此隔开地牢固固定,而不会使隔热气室的厚度存在显著偏差。可取的是,本隔离件的粘合结构的粘合强度的特征为,由ASTM D-1002确定的切变强度大约最小为每平方英寸10磅;抗拉粘合强度大约最小为每平方英寸20磅;按ASTM D-952确定,致断伸长大约最小为2%。更可取的是,该隔离件粘合结构的粘合强度的特征在于,切变强度最小大约为每平方英寸40磅;抗拉粘合强度最小大约为每平方英寸40磅;以及致断伸长大约最小为5%。优选的是,本隔离件具有最小粘合结构强度的特性,能耐各种应力,这些应力是多层玻璃在存放、装卸、运输和/或使用时易受的,例如,化学应力、风的压力、静压力或者热应力。这些应力可引起气室厚度不均一,这能导致隔离件和密封件出现局部应力。这些应力最终可能使多层玻璃损坏。
本申请多层玻璃构件的密封件36牢固地粘于玻璃板内相对表面的边缘周边,其特征在于具有良好的防潮性,也就是说,其特征在于,水蒸汽透过性或者水蒸汽透过率不大于10gmm/dm2。较好的是,密封件的水蒸汽透过率不大于5gmm/dm2。
密封件由未增塑聚合材料构成,该材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物。而且,该密封件可以按配方制作,以便提供所需要的粘合结构的粘合强度,该强度足以固定玻璃板,使它们彼此牢固地固定,而不会使隔热气室的厚度出现显著的偏差。可取的是,本密封件具有的粘合结构的粘合强度,其特征在于:按ASTM D-1002测定,切变强度大约最小为每平方英寸5磅;抗拉粘合强度大约最小为每平方英寸20磅;以及按ASMT D-9521测定,致断伸长大约最小为2%。更可取的是,本密封件具有的粘合结构的粘合强度,其特征在于:切变强度大约最小为每平方英寸15磅;抗拉粘合强度大约最小为每平方英寸40磅;以及致断伸长大约最小为59。优选的是,本密封件具有这些最小粘合结构的粘合强度特性,可耐各种应力,这些应力是本构件在存放、装卸、运输和/或使用期间易受到的。这些应力类似于上面列举的隔离件易受的。如上面对隔离件的描述那样,这些应力可能使气室厚度出现不均一性,这也能导致隔离件和密封件出现局部应力,它们最终会损坏本构件。
应该明白,玻璃构件的粘合结构的粘合强度是由隔离件或密封件,或者两者共同保障的。在优选实施例中,隔离件和密封件都具有上述所需要的最小的粘合结构的粘合强度特性。这就最大可能地使在玻璃构件的使用期间,在整个周边的隔热气室的厚度保持均一。而且,当结构特性都存在于隔离件和密封件时,则可能传到隔离件和密封件的任何载荷都会更均匀地分布,从而提高构件的性能,增加其有效使用期。
在本发明的另一优选实施例中,隔离件和密封件都按配方制成,这样,隔离件能单独提供用来保持玻璃板彼此隔开所需要的粘合的粘合强度,而不
会使气室厚度出现显著偏差。
本申请玻璃构件的隔离件还含有图1中点线42所示的脱水材料。脱水材料也称为干燥材料。干燥材料用于保持气室基本是不潮的,从而避免多层玻璃构件出现露或雾,以及永久潮气沾污玻璃板的内相对表面。干燥材料应较能从空气中吸收潮气的重量大于5-10%,最好能吸收其重量大于10%。再者,干燥材料应能较充分地与气室保持联系,使存在于气室的潮气能有效地被干燥材料吸收。
干燥材料最好均匀分布,遍及隔离件的未增塑聚合材料44;不过,如果干燥材料非均匀分布,这也无关紧要。用于本发明的合适干燥材料,包括合成产生的晶体金属铝硅酸盐或者晶体沸石。对本发明特别有用的合成产生的晶体沸石一例,是美国专利2882243和2882244所介绍的。这种晶体沸石是由联合碳化物公司(UCC)生产的林德(Linde)分子筛13X
,是粉状的,或者分子筛4-A
,或者分子筛3-A
,也是由UCC生产的。其它各种干燥材料,最好是粉状的,或者能被转变成粉状的,诸如无水硫酸钙、活性铝土和硅胶等,也可用之。
隔离件34和密封件36也可以任何方便的方式敷贴于玻璃板22和24。例如,本文参考的美国专利3882172、3876489、4145237、4088522、4085238、4186685、4014733和4234372,或4295914所介绍的任一方法或工艺,或者任何其它方法或工艺都可用于敷贴隔离件和密封件,和组装窗构件。如图所示,隔离件34的材料可经挤压管嘴(未示出)送入,使挤压管嘴与玻璃板22、24之一相对移动,把丝状或其他所需形状的挤压材料(所挤压物)挤到玻璃板22或24的周边。然后,将装在其上的第二块玻璃板24或22对准敷有挤压物的玻璃板22或24,把这两块玻璃板22和24压在一起,并由隔离件34的挤压带按一定距离固定。其后,密封件被挤压而密封气室28。
在某一实施例中,隔离什和密封件可同时一起被挤压于隔开固定的两块玻璃板之间。
如图2所示,密封件可被挤压,直至覆盖两块玻璃板的周边。然而,这并非必要,周边可以如图1所示暴露在外。
隔离件和密封件的未增塑聚合材料,是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物。例如,该聚合材料可以是聚氨酯、聚脲、聚氨酯-脲、聚硫代氨基甲酸酯或者其混合物,这取决于含活性氢材料的选用。“未增塑的”是指材料实质上未外加塑化添加剂。优选的密封件聚合材料是聚氨酯,优选的隔离件聚合材料是聚氨酯-脲。
实际用于本发明的聚异氰酸酯反应剂是分子中含有2个或更多的异氰酸酯基团的任何材料。聚异氰酸酯可以是脂族的或芳族的聚异氰酸酯,例如,它们可包括环脂族的、芳基的、芳烷基的和烷芳基的聚异氰酸酯或它们的混合物。如果需要的话,某些单异氰酸酯也可以用。如下面将详述的那样,单异氰酸酸也可以是分子量较大的加成物,或者由边量聚异氰酸酯和含活性氢的多官能化合物反应而制备的反应产物,这些加成物或反应产物通常被称为预聚物。
可采用的某些脂族的聚异氰酸酯是:二异氰酸二亚甲酯、二异氰酸三亚甲酯、二异氰酸四亚甲酯、其他二异氰酸亚烃酯,诸如:亚丙基-1,2-二异氰酸酯、亚丁基-1,2-二异氰酸酯、亚丁基-1,3-二异氰酸酯、亚丁基-2,3-二异氰酸酯;二异氰酸亚烃酯,如二异氰酸亚乙酯、二异氰酸亚丁酯;二异氰酸环亚烃酯,如亚环戊基-1,3-二异氰酸酯,亚环己基-1,4-二异氰酸酯;4,4′-二异氰酸根合双(环己基)甲烷;对亚苯基-2,2′-双(异氰酸乙酯),对亚苯基-4,4′-双(异氰丁酯);间亚苯基-2,2′-双(异氰酸乙酯);1,4-萘-2,2′-双(异氰酸乙酯);4,4′-二亚苯基-2,2′-双(异氰酸乙酯);4,4′-二亚苯醚-2,2′-双(异氰酸乙酯);三(2,2′,2″-异氰酸苯乙酯);5-氯亚苯基-1,3-双(丙基-3-异氰酸酯);5-甲氧基亚苯基-1,3-双(丙基-3-异氰酸酯);5-氰亚苯基-1,3-双(丙基-3-异氰酸酯)和5-甲亚苯基-1,3-双(丙基-3-异氰酸酯)。
可用的聚异氰酸酯芳族酯有:二异氰酸甲苯酯;间二异氰酸亚苯酯;对二异氰酸亚苯酯;1-甲-2,4-亚苯二异氰酸酯;萘-1,4-二异氰酸酯;二亚苯基-4,4′-二异氰酸酯;亚二甲苯基-1,4-二异氰酸酯;亚二甲苯基1,3-二异氰酸酯;和4,4′-二亚苯甲基二异氰酸酯。
优选的用于制备隔离件的聚异氰酸酯是脂族的聚异氰酸酯。
优选的含活性氢材料的实例包括:含羟基官能度、胺官能度、硫醇官能度,或者这些官能团的混合物的聚合物。适用的材料包括:聚酯多元醇、聚醚多元醇、胺官能聚醚、巯基官能聚醚和巯基官能聚硫化物。
适用的胺官能聚醚的例子包括:聚氧乙聚胺,例如聚氧乙二胺;和聚氧丙聚胺,例如,聚氧丙二胺。氨基官能材料的其他一些例子包括按氨基官能聚丁二烯。
适用的巯基官能聚硫化物包括聚硫化物聚合物,它可从以低聚物(LP)注册的MortonThioko公司买到。
聚醚多元醇的实例是包括具有下列结构式的聚亚烃基醚多元醇:
式中,取代基R是氢或含1~5个碳原子的低烃基,包括混合基,n以2~6为代表,m从5~100或更高。所包括的是聚(氧四亚甲)醇、聚(氧亚乙)醇、聚(氧-1,2-亚丙)醇以及亚乙基二醇与1,2-氧化丙烯及氧化乙烯的混合物的反应产物。
也可以用各种多元醇经烷氧基化生成的聚醚多元醇,例如亚乙基二醇,1,6-己二醇,双酚A等的醇类或者诸如三甲醇丙烷、季戊四醇等的其它较高多元醇。例如:上述能用的较高官能度多元醇可由山梨醇或蔗糖等化合物经烷氧基化制得。常用的一种烷氧基化方法是使多元醇与诸如氧化乙烯或者氧化丙烯等氧化烯烃在酸性或碱性催化剂存在下进行反应。
也可用聚酯多元醇。聚酯多元醇可由有机聚羧酸或其酸酐与有机多元醇和/或环氧化物经聚酯化制取。通常,聚羧酸和多元醇是脂族或芳族二元酸或二元醇。
通常用于制取聚酯的二元醇有亚烷醇(如亚乙二醇、新戊二醇)以及其它醇类(如氢化双酚A、环己二醇、环己二甲醇、己内酯二醇)(如:ε-己内酯与亚乙二醇的反应产物)、羟基烷化双酚、聚酯醇(如聚(氧四亚甲)醇))等。也可用官能度较高的多元醇。实例有三甲醇丙烷、三甲醇乙烷、季戊四醇等,以及诸如由低分子量多元醇经烷氧基化产物的高分子量多元醇。
聚酯的酸组分主要由每分子有2~18个碳原子的单体羧酸或酐组成。有用的酸为苯二甲酸、异苯二甲酸、对苯二酸、四氢化邻苯二甲酸、六氢化邻苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、马来酸、戊二酸、氯菌酸、四氯邻苯二甲酸、癸酸、十二酸及其它各类二羧酸。聚酯可包括少量一元酸,如苯甲酸、硬脂酸、乙酸、羟基硬脂酸和油酸。也可用高级的聚羧酸如偏苯三酸和丙三羧酸。很清楚,在上述提及酸的地方,生成酐的那些酸的酐可用于代替该酸。这些酸的低级烷基酯如戊二酸二甲酯和对苯二酸二甲酯也可以使用。
除了由多元酸和多元醇生成的聚酯多元醇以外,还可用聚内酯型的聚酯。这些产物由内酸(如:ε-己内酯)与多元醇反应制得。也可用内酯与含酸多元醇的反应产物。
制备密封件的未增塑材料可从与适用于隔离件相同的材料中选用。该聚合材料最好是聚氨酯。密封件的聚氨酯最好由疏水的含活性氢材料制取。例如,适用的材料有聚亚丁基氧(如聚(1,2-亚丁基氧))和端羟二烯聚合物(如端羟聚丁二烯和端羟聚异戊二烯)。最好用端羟二烯聚合物。当然,端羟聚丁二烯是优选的,而端羟聚异戊二烯则是最优选的。这些材料下面要谈及。
羟基官能聚二烯聚合物包括含4-12,最好4~6个碳原子的1,3-二烯的聚合物。典型的二烯包括1,3-丁二烯、2,3-二甲-1,3-丁二烯、2-甲-1,3-丁二烯(异戊二烯)和戊间二烯。如上所述,最好用1,3-丁二烯或异戊二烯的羟基官能聚合物。1,3-丁二烯和可与1,3-丁二烯共聚的单体(如异戊二烯和戊间二烯)的共聚物也可用。其它的可聚合单体如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、苯乙烯的丙烯腈也可用,但不是优选的。
如上所述,优选的羟基官能聚丁二烯聚合物是1,3-丁二烯的均聚物。聚丁二烯主要含1,2-(乙烯基)不饱和现象,但主要含1,4-不饱和(即大于50%,最好大于60%)的聚丁二烯是优选的。有效的聚丁二烯含约10~30%顺式1,4-不饱和、40~70%反式1,4-不饱和,以及10~35%1,2-乙烯基不饱和。
上述认为优选的端羟聚异戊二烯可按本文参考文献中的美国专利3673168公开的方法制备。
本发明所用的聚二烯聚合物在室温时通常为液体,其数均分子量最好约为500~15000,而1000~5000更好。一种优选的聚丁二烯材料可从ARCO化学公司购得,其注册商标为POLYBd。一个实例是用编号R-45H购得的材料。
应该清楚,发明的隔离件和密封件可由异氰酸酯官能预聚物制得,该预聚物是有机聚异氰酸酯与含活性氢材料(如上述材料)反应的产物,然后使其异氰酸酯官能预聚物与另外的含活性氢材料反应。在制备这些预聚物时,令过量摩尔的聚异氰酸酯与含活性氢材料反应,以便产物每个分子至少含两个未反应异氰酸酯基的反应产物或预聚物。因而预聚物含有异氰酸酯基的多重性,能与含活性氢材料反应,以使组分固化。这些预聚物及其制法已为该技术领域的人们所熟知,因此本文不谈及。
在本发明的优选实施例中,隔离件的未增塑聚合材料具有与密封件的未增塑聚合材料不同的类型。
本发明的隔离件和密封件的聚合物胶料最好是分开两种包装,即含异氰酸酯的成分用与含活性氢材料不同的包装。隔离件和密封件的其它成分可按需要加进任一包装。两种包装通常在使用前马上混合。异氰酸酯和活性氢的量可以改变,但通常异氰酸酯与活性氢当量比约为0.2∶1.0至1.0∶0.2,优选值为0.5∶1.0至1.0∶0.5,最优选为0.9∶1.0至1.0∶0.9。随着异氰酸酯与活性氢基的反应,胶料的化学交联或固化马上开始发生。虽然并非必要,但一般都用催化剂来加速反应。合适的催化剂包括含锡物质(如二月桂酸二丁锡、二氯化二甲锡、三氯化丁锡和二乙酸二甲锡),叔胺和有机锡。这些胶料通常在室温固化。如需要,可用较高或较低的温度。同时,如果需要,不仅生成聚合物流的组份,而且玻璃表面也可预热或冷却。
凝胶时间一般为少于60分钟,典型的为30分钟,优选为少于10分钟,更优选为5分钟。应该明白,化学交联在紧接起始胶凝后可持续一段时间,直至固化完毕。而且应该明白,正如熟知该技术的人们所了解的,固化速率可随着活性氢官能度的特殊类型、异氰酸酯的类型、选用的催化剂类型,以及使用的催化剂量而改变。
在一个实施例中,隔离件的可固化聚合物胶料为约5%~约90%(重量)聚异氰酸酯、约5%~约90%(重量)含活性氢材料和至少5%(重量)除水材料。在优选实施例中,异氰酸酯官能预聚物用聚醚多元醇制取,最后与含活性氢材料一起固化,聚醚多元醇的另外部分最好用来制备预聚物。因此,在这个优选实施例中,隔离件胶料为约15%~约55%(重量)异氰酸酯官能聚醚预聚物;约15%~约55%(重量)含活性氢材料和至少30%(重量)除水材料。该优选实施例另外任意包含约0.05%~约1%(重量)玻璃胶粘促进剂,和约0.1%~约15%(重量)触变剂。此处的重量百分数以胶料总重量为基数。
在上面详述的实施例中,密封件可固化聚合物胶料包括约5%~约95%(重量)聚异氰酸酯和约5%~95%(重量疏水的含活性氢材料。含活性氢材料最好应是疏水的,以使密封件基本上是防潮的。聚异氰酸酯最好是异氰酸酯官能预聚物,如上面有关隔离件所述。在这种优选实施例中,胶料包括约25%~约75%(重量)异氰酸酯官能聚异戊二烯预聚物、约25%~约75%(重量)羟基官能聚异戊二烯聚合物和约5%~约60%(重量)填充剂如各种粒度和各种形状的滑石、云母、片状粘土及其它颜料。胶料还随意包括约0.05%~约1%(重量)玻璃粘合促进剂和约0.1%~约15%(重量)触变剂,此处的百分数以胶料的总重量为基数。
隔离件和密封件的可固化聚合物胶料也含其它任意组份,包括着色剂、紫外光稳定剂和各种外加填充剂、流变调节剂和粘合促进剂。
应该明白,虽然干燥材料已在有关隔离件胶料的部分谈到,填充剂已在密封件胶料部分谈到,但本发明并不因此而受局限。需要的话,干燥材料可单独在密封件胶料中使用,或与其它填充剂混合使用;同样,其它填充剂可在隔离件胶料中与干燥材料混合使用。填充剂和干燥剂已在上述规格部分谈过。
隔离件和密封件的这种可固化聚合物胶料非常优越。使用未增塑聚合材料使该胶料有较好的粘合和粘结强度,不会出现通常由于使用增塑添加剂而产生的析相作用。同时,该胶料伸长率较小,使刚性较大,流挂较小,从而使多层玻璃构件的玻璃板
更好地找正。
下列实例是本发明的具体说明,但不受此限。
应该指示,全部实施例均按减量催化剂配方,因此,该胶料的固化时间一般约为15~20分钟。照此办理,以使该胶料能被合适地评价。该技术领域的专业人员很易了解,为了加速固化达到少于10分钟,可增加催化剂的量。
实例1
隔离件制备
组份 所占重量(克)
成份A:异氰酸酯成份194.65
成份B:多元醇成份255.35
(1)该异氰酸酯用下法制备:
组份 所占重量(克)
异氰酸酯预聚物a100.00
分子筛b111.10
有机皂土-38c3.25
黑颜料(black tint)d0.22
(a)异氰酸酯预聚物用下法制备:
料号 组份 所占重量(克)
Ⅰ DESMODURⅱ4012.80
Ⅱ 二月桂酸二丁锡 3.96
Ⅲ 2-乙基己酸 3.96
Ⅳ NIAX1025ⅲ3907.20
(ⅱ)该脂族二异氰酸酯是二环己基甲烷二异氰酸酯,可从Mobay化学公司买到。
(ⅲ)该聚丙烯氧二醇的分子量为1000,羟基数是111,可从联合碳化物公司买到。
在室温和氮气氛下于适当安装的反应容器中装进料(Ⅰ)、(Ⅱ)和(Ⅲ),加料(Ⅳ)约需2小时,然后加热到80℃。反应混合物保持在80℃约1小时,然后冷却到室温。该混合物保持在氮气氛下过夜,然后取样测异氰酸酯当量。所得产物的异氰酸酯当量为353.8。
(b)该除水材料为硅铝酸钠钾,可从联合碳化物公司按3A型分子筛买到。
(c)流变添加剂可从NL工业公司买的亲有机粘土。
(d)该颜料是石油增塑剂中的炭黑,可从Akron化学公司按AKROSPERSE Black E-8653糊买到。
异氰酸酯成分是按所列次序通过将组分适度搅拌混合的方法制得的。
(2)多元醇成分用下法制备:
组份 所占重量(克)
NIAX425e15.90
NIAX LG650f15.90
JEFFAMINE D400g15.90
JEFFAMINE T5000h15.90
A-1100i2.16
分子筛i78.26
THIXIN Rk3.66
(e)该聚丙烯氧二醇分子量为425,羟基数为263,可从联合碳化物公司买到。
(f)该种由甘油作起始物的聚丙烯氧三醇分子量为260,羟基数为650,可从联合碳化物公司买到。
(g)该端胺聚丙烯醇分子量约为400,可从Texaco化学公司买到。
(h)该聚氧亚烃三胺分子量约为5000,可从Texaco化学公司买到。
(i)该组分为γ-氨基丙基三壹乎硅烷,可从联合碳化物公司买到。
(j)该组分在上面(b)注解中已详述。
(k)该增稠剂为蓖麻油的有机衍生物,可从NL化学品公司买到。
多元醇成分是按所列次序将组分适度搅拌混合的方法制得的。
隔离件是将所需要的成份A和B混合制得的,其混合比为1.7份成分A比1份成分B。
实例Ⅱ
密封件的制备
组分 所占重量(克)
成分A:异氰酸酯成分327.78
成分B:多元醇成分472.22
(3)异氰酸酯成分用下法制备:
组分 所占重量(克)
异氰酸酯预聚物τ 417.45
微量云母m104.36
黑颜料n5.22
(τ)异氰酸酯预聚物用下法制备:
料号 组分 所占重量(克)
Ⅰ MONDUR Mⅳ2566.0
Ⅱ 二月桂酸二丁锡 4.0
Ⅲ 2-乙基己酸 4.0
Ⅳ R45HV(ⅴ) 5434.0
(ⅳ)该组分是4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯,可从Mobay化学公司买到。
(ⅴ)该端羟聚丁二烯分子量为2000~3000,羟值约为0.83毫当量/克,可从Arco化学品公司买到。
于适当安装的反应容器中加入装料(Ⅰ)、(Ⅱ)和(Ⅲ),在氮气氛下加热至50℃。用4小时加入装料(Ⅳ),将反应混合物加热到80℃。然后将所得反应混合物保持在80℃达1小时45分钟。所得材料具有的异氰酸酯当量为509.8。
(m)这是从英国Mica公司按Micromica C-1000买的。
(n)该成分已在上面(d)注解中详述。
异氰酸酯成分是按所列次序将组分适度搅拌混合的方法制备的。
(4)多元醇用下法制备:
组分 所占重量(克)
多元醇混合物o150.0
THIXINRp4.0
(o)多元醇混合物用下法制备:
组分 所占重量(克)
R45HT 2000
微云母 1330
A-1100 22
将上述组分适度搅拌混合。
(p)该增稠剂已在上面(k)注解中详述。
多元醇成分是将多元醇混合物与增稠剂适度搅拌混合制备的。
密封件是将所需要的成分A和B混合制备的,其混合比为1.7份成分A比1份成分B。
实例Ⅲ
本实例也具体说明按照本发明的密封件的制备。除成分A和B的混合比不同外,本实例的密封件与上述实例Ⅱ的相同。本实例的混合比为1份成分A比3.3份成分B。
实例Ⅳ
本实例也具体说明按照本发明的密封件的制备。除了成分A和B的混合比不同外,本实例的密封件与上述实例Ⅱ的相同。本实例的混合比为1份成分A比2.8份成分B。
实例Ⅴ
在本实例中,对上面详述的隔离件和密封件的汽透过率以及抗拉度和拉伸长度进行测定。测定本体聚合物材料和备用于玻璃板间的粘合剂的抗拉强度和拉伸长度。
按照ASTM F-372-78和标定1毫米厚取样的结果,测定水汽透过率。
按照用ASTM D-412C型模改进的ASTM D-638,测定本体材料的抗拉强度和拉伸长度。十字头速度为0.5英寸/分(12.7毫米/分)。
玻璃粘合剂的粘合抗拉强度和拉伸长度是按照ASTM D-952-51测定的,十字头速度为0.5英寸/分(12.7毫米/分)。不过,由于是在两块玻璃间测量粘合强度,就需要改进用于测量粘合强度的INSTRON仪。制造了一种专用夹具,用来固定玻璃板,以便从INSTRON仪抽出玻璃板时,玻璃不致断裂。该夹具示于图3和图4。图3是侧视图,图4是前视图,尺寸示于表Ⅱ。
测试用的本体聚合物材料薄膜用下法制备。每种胶料的多元醇和异氰酸酯成分都在真空中混合,以清除混合时可能存留的空气。在一块有所需厚度的泰氟隆氟代聚合物板上盖上第二块相同的板,后者中心挖有一孔。把胶料取样置于孔中,再用尺寸相同的第三块泰氟隆氟代聚合物板盖在上面。把这样装好的夹层板置于热压机中,在150°F(66℃)加压45分钟。从夹层板间取出可供测试的干净薄膜。从该干净薄膜切出取样进行测试。只采用缺陷的薄膜片段。然后把取样夹在其中心有孔的两块铝薄板间,测试水蒸汽透过率。切出测试本体抗拉强度和拉伸长度的取样,并用D412C型模进行测试。
玻璃粘合剂用下法制备:
用市售玻璃清洗剂洗净1×1×1/4英寸(76.2×25.4×64毫米)两块玻璃,除去污垢、尘埃或洁脂。将预先组装好的、用粘合带粘在一起的、尺寸为2×1/2×1/2英寸(50.8×12.7×12.7毫米)的模放在两块玻璃板中的一块上。每种胶料都是将成分A和B混合在一起(每种粘合剂的材料共40克),约需45秒到1分钟,然后把胶料置于模中。模中胶料少量溢出,以确保胶料与两玻璃表面完全接触。然后把第二块玻璃盖于充有
胶料的模上,与第一块玻璃对齐,这个整体由金属夹固定,直至胶料固化。密封件粘合剂固化24小时,隔离件粘合剂固化48小时。
粘合剂固化后,取出模,按照ASTM测试规定,并用专用夹具将玻璃板固定在INSTRON仪上进行测定。
测出结果如下。(表见文后)
*本实例中,水汽透过率为四次单独测定的平均值,粘合抗拉强度和拉伸长度为两次单独测测定的平均值。测定值的偏差可以认为是由薄膜缺陷引起的。
实例Ⅵ
本实例用聚酯多元醇而不是用聚醚多元醇具体说明隔离件胶料的制备和测定。
组分 所占重量(克)
成分A:异氰酸酯成分57.2
成分B:多元醇成分612.8
(5)异氰酸酯成分用下法制备:
组分 所占重量(克)
异氰酸酯预聚物r 150.00
分子筛s 150.00
(r)异氰酸酯预聚物用下法制备:
料号 组分 所占重量(克)
Ⅰ DESMODUR W 260.00
Ⅱ 2-乙基己酸
Ⅲ 二月桂酸二丁锡 0.30
Ⅳ LE×OREZ 1100-45ⅵ340.00
(ⅵ)这种以己二酸乙二醇为主的聚酯多元醇的羟基数为45,官能度为2,从Inlex化学公司买到。
在室温和氮气氛下,将(Ⅰ)、(Ⅱ)和(Ⅲ)号料装入适当安装的反应容器中。添加(Ⅳ)号料约需3小时。然后将反应混合物在室温和氮气氛下保持约2小时,取样测定异氰酸酯当量。所得产物的异氰酸酯当量为354.3。
(s)该组分在上面(b)注解中已详述。
多元醇成分是将组分适充搅拌混合制备的。
异氰酸酯成分是将组分适度搅拌混合制备的。
(6)该多元醇组分用下法制备:
组分 所占重量(克)
LE×OREZ1842-90t50.0
分子筛u50.0
(t)该种以己二酸二醇为主的聚酯的羟基数为90,官能度为3.1,可从Inolex化学公司买到。
(u)该组分已在上面(b)注解中详述。
多元醇成分是将组分适当搅拌混合制备的。
隔离件是按指定要求将成分A和B混合制备的,其混合比是1份成分A比1.8份成分B。
胶料的平均粘合抗拉强度为135磅/平方英寸,拉伸长度为4,5%。
实例Ⅶ
本实例用聚异戊二烯多元醇代替聚丁二烯多元醇具体说明本发明的优选密封胶料的制备。
组分 所占重量(克)
成分A:异氰酸酯成分711.00
成分B:多元醇成分811.78
(7)异氰酸酯成分用下法制备:
料号 组分 所占重量(克)
Ⅰ MONDUR M 204.00
Ⅱ 二月桂酸二丁锡 0.30
Ⅲ 2-乙基己酸 0.30
Ⅳ 羟基官能聚异戊二烯(ⅴ) 396.00
(γ)该端羟聚异戊二烯的分子量约为2000~3000,羟值约为0.90毫当量/克。从ARCO公司买到,可按美国专利3673168公开的方法制备。
在室温和氮气氛下,把(Ⅰ)、(Ⅱ)和(Ⅲ)号料放入适当安装的反应容器中,加热到50℃。(Ⅳ)号料稍预热并加入,这约需2小时。反应混合物保持于65℃约1小时,然后冷却、取样并测定异氰酸酯的当量。所得产物的异氰酸酯当量为518.9。
(8)该多元醇成分用17.50份(重量)羟基官能聚异戊二烯和0.28份(重量)2,4-戊二酮制备。戊二酮是作为固化阻滞剂加入,以便能测定密封胶料的水汽透过率。如不用阻滞剂,固化速率可能会在测定水汽透过率用的薄膜制好前使胶凝发生。
密封胶料是按指定要求将成分A和B混合的方法制备的。该密封胶料的水汽透过率为6.21克·毫米/平方米·天。
实例Ⅷ
除了胶料还含微云母填充剂外,本实例与实例Ⅶ相同。微云母的含量是占以羟基官能聚异戊二烯和异氰酸酯成分的总量为基数的25%。
组分 所占重量(克)
成分A:异氰酸酯成分911.00
成分B:多元醇成分1027.28
(9)该成分已在上面(7)注解中详述。
(10)该多元醇成分用17.50份(重量)羟基官能聚异戊二烯0.28份(重量)2.4-戊二酮和9.50份(重量)微云母(如(m)注解所详述)制备。
该密封胶料是按指定要求将成分A和B混合的方法制备的。该密封胶料的水汽透过率为5.94克·毫米/平方米·天。
实例Ⅸ
本实例具体说明用聚硫树脂制备的隔离件胶料的制备和测定。
组分 所占重量(克)
成分A:异氰酸酯聚合物117.40
成分B:DESMODUR N-100125.69
聚硫橡胶LP-3w26.9
分子筛1340.0
有机铅催化剂140.4
(11)该异氰酸酯预聚物用下法制备:
料号 组分 所占重量(克)
Ⅰ DESMODUR W 331.1
Ⅱ 2-乙基己酸 0.3
Ⅲ 二月桂酸二丁锡 0.3
Ⅳ 聚硫橡胶LP-3 318.9
(w)该聚硫聚合物是含二硫键的双(亚乙基氧)甲烷的聚合物,平均分子量为1000,硫醇含量为5.9~7.7%;可从Morton聚硫橡胶公司买到,牌号为LP-3。
在室温和氮气氛下,将(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)号料投入适当安装好的反应容器中,加入(Ⅳ)号料大约需用75分钟。把反应混合物加热至80℃并保持该温度2小时30分钟,直到异氰酸酯的当量达到约343为止。
(12)该种液状脂族聚异氰酸酯的平均氰酸酯当量为191,可从Mobag化学公司买到。
(13)该种分子筛已在上述注解(b)详述。
(14)该有机铅化合物可以Tenneco公司买到,牌号为Pb Nuxtra,含36%(重量)的铅。
成分A和B是按所列次序将组分混合的方法制备的。然后将成分A和B混合,制备隔离件胶料。
所得隔离件胶料的水汽透过率为57.09克·毫米/天·平方米。
实例Ⅹ
本实例与实例Ⅲ相似。
组分 所占重量(克)
成分A:异氰酸酯成分1517.09
成分B:多元醇成分1627.90
(15)异氰酸酯成分由下法制备:
料号 组分 所占重量(克)
Ⅰ MONDUR M 408.0
Ⅱ 二月桂酸二丁锡 0.6
Ⅲ 2-乙己酸 0.6
Ⅳ 羟基官能异戊二烯 792.0
该异氰酸酯预聚物用实例Ⅶ、注解(7)详述的方法制备。所得产物的异氰酸酯当量为505。
该异氰酸酯成分是将11.64份(重量)上述异氰酸酯预聚物和5.45份(重量)微云母(注解(m)已述)混合制成的。
(16)多元醇成分是将19.81份(重量)羟基官能聚异戊二烯、8.07份(重量)C-1000微云母和0.023份(重量)2-乙基己酸混合制成的。该酸是作为固化阻滞剂加入,其理由与实例Ⅶ的注解(8)中添加2,4-戊二酮的相同。
密封胶料是按指定要求将成分A和B搅拌混合的方法制成的。该胶料的水汽透过率为4.44克·毫米/平方米·天。
实例Ⅺ
本实例具体说明密封胶料的制备及其粘合抗拉强度和搭接切变强度的测定。
组分 所占重量(克)
组分A:异氰酸酯成分1713.42
组分B:多元醇成分1826.58
(17)该异氰酸酯成分用下法制备:
组分 所占重量(克)
注解(15)的异氰酸酯预聚物 72.87
注解(m)的微云母 18.17
注解(d)的黑颜料 1.58
将上述组分搅拌混合
(18)该多元醇成分用下列方法制备
组分 所占重量(克)
羟基官能异戊二烯 118.33
注解(m)的微云母 82.00
A-1100 1.41
THIXIN R 5.64
将上述组分搅拌混合。
密封胶料是将成分A和B按指定要求混合制备的,其混合比是1份成分A比1.98分成分B。
测定上述密封胶料的粘合抗拉强度和搭接切变强度。粘合抗拉强度的测定方法如同上面详述。
搭接切变强度按照ASTM D-1002的方法测定。十字头速度为0.5英寸/分(12.7毫米/分)。不过,由于测定的是在两块玻璃板间的粘合搭接切变强度,所以需要变更用于测定粘合强度的INSTRON仪。用一专用夹具固定玻璃板,使玻璃板从INSTRON仪中抽出时不致断裂。该夹具示于图5和图6。图5为侧视图,图6为前视图。
搭接切变测定用的玻璃粘合剂的制备法与上述测定粘合抗拉强度用的制法相同,只是有以下例外:
两块玻璃板的尺寸为4×1×1/4英寸(101.6×25.4×6.36毫米)。
预装好的模的尺寸为1×1/2×1/2英寸(2.54×12.7×12.7毫米)。
该模置于离其中一块玻璃板边缘2/5英寸(10.16毫米)处。模被充满(少量溢出)后,把第二块玻璃板置于第一板之上,使两块玻璃板只有1 3/10 英寸(33.02毫米)的部分重叠,而且该模处于重叠部分的中心。
上述密封胶料的粘合抗拉强度为104磅/平方英寸,搭接切变强度为38磅/平方英寸(这些值是两次单独测定的平均值)。
实例Ⅻ
本实例具体说明密封胶料的制备及其粘合抗拉强度和搭接切变强度的测定。
组分 混合比
成分A:异氰酸酯成分191
成分B:多元醇成分202.62
(19)该异氰酸酯成分用下法制备:
组分 所占重量(克)
注解(τ)的异氰酸酯预聚物 784.78
注解(m)的微云母 196.20
注解(d)的黑颜料 19.02
(20)多元醇成分用下法制备
组分 所占重量(克)
R45HT 1743.19
注解(m)的微云母 1159.46
A-1100 19.39
THIXIN R 77.96
按所列次序将组分混合,以制备A和B。然后按所指定比例将A和B混合,制备该密封胶料。
所得密封胶料的粘合抗拉强度为74磅/平方英寸,搭接切变强度为22磅/平方英寸。(这些值是两次单独测定值的平均值)。
实例ⅩⅢ
本实例具体说明隔离件胶料的制备及其粘合抗拉强度和搭接切变强度的测定。
组分 混合比
成分A:异氰酸酯成分211.86
成分B:多元醇成分221.00
(21)该异氰酸酯成分用下法制备:
组分 所占重量(克)
注解(a)的异氰酸酯预聚物 462.80
注解(b)的分子筛 514.18
有机皂土SD-2x15.08
注解(d)的黑颜料 7.93
(x)该流变添加剂是一种亲有机物质粘土,可从NL工业公司买到。
(22)多元醇成分用下法制备:
组分 所占重量(克)
NIA 426 163.90
NIAX LG650 163.90
JEFFAMINE D-400 163.90
JEFFAMINE T-500 163.90
注解(b)的分子筛 806.67
THIXIN R 37.71
按上述所列次序将组分混合以制备成分A和B。然后按指定比例将成分A和B混合以制备隔离件胶料。
所得隔离件胶料的粘合抗拉强度为588磅/平方英寸,搭接切变强度为215磅/平方英寸(这些值是两次单独测定值的平均值)。
表Ⅱ
图3和图4的尺寸 英寸 (毫米)
a 0.625 15.875
b 1.125 28.575
c 1.56 39.624
d 0.375 9.525
e 0.188 4.775
f 1.50 38.10
g 2.50 63.50
h 1.25 31.75
i 2.50 63.50
j 0.312 7.925
表Ⅲ
图5和图6的尺寸 英寸 (毫米)
A 0.7 17.78
B 0.5 12.70
C 6.5 165.10
D 4.45 113.03
E 0.375 9.525
F 0.50 12.70
G 0.45 11.43
H 1.0 25.40
I 0.375 9.525
J 1.0 25.40
K 0.5 12.70
M 1.0 25.40
本体 玻璃粘合剂
胶料 水汽透过率 抗拉强度 拉伸长度 抗拉强度 拉伸长度
(克·毫米/ (磅/平 (磅/平
天·平方米) 方英寸) (%) 方英寸) (%)
实例Ⅰ 74.0 731 148 480 13
实例Ⅱ 9.7 593 61 87 17
实例Ⅲ 7.6 424 81 70 14
实例Ⅳ*9.4 499 75 91 18
Claims (19)
1、一种两块玻璃板彼此隔开安装的多层玻璃构件,所用隔离件保障玻璃板之间有一气室,密封件密封该气室,其特征在于隔离件由干燥材料和未增塑的聚合材料构成,其中的聚合材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;密封件由未增塑的聚合材料构成,该材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;制作隔离件的聚合材料的水汽透过率比制作密封件的聚合材料的高。
2、按照权利要求1所述的多层玻璃构件,其特征在于,制作隔离件的聚合材料与制作密封件的聚合材料不同。
3、按照权利要求1所述的多层玻璃构件,其特征在于,隔离件中干燥材料的重量,大约占构成隔离件诸成分的总重量的10%~15%。
4、按照权利要求1所述的多层玻璃构件,其特征在于,制作隔离件和密封件的未增塑聚合材料可从聚氨酯、聚脲、聚(氨酯-脲)、聚硫代氨基甲酸酯及它们的混合物中选用。
5、按照权利要求4所述的多层玻璃构件,其特征在于,制作隔离件和密封件的未增塑聚合材料是聚氨酯。
6、按照权利要求5所述的多层玻璃构件,其特征在于,制作密封件的聚氨酯是用聚二烯多元醇和聚异氰酸酯制备的。
7、按照权利要求1所述的多层玻璃构件,其特征在于,隔离件自行粘贴在密封件内两块玻璃板的内相对表面的周边,隔离件的特点是:按照ASTM F-372-78的规定测定,其水汽渗透率或透过率至少约为1克·毫米/天·平方米。
8、按照权利要求1所述的多层玻璃构件,其特征在于,密封件自行粘贴在两块玻璃板内相对表面的边缘周边,密封件的特点是,按照ASTM F-372-78的规定测定,其水汽渗透率或透过率不大于约10克·毫米/天·平方米。
9、按照权利要求8所述的多层玻璃构件,其特征在于,密封件的特点是:按照ADTM D-1002的规定测定,其切变强度最小约为10磅/平方英寸;抗拉强度最小约为20磅/平方英寸;按照ASTM D-952的规定测定,致断伸长最小约为2%。
10、按照权利要求1所述的多层玻璃构件,其特征在于,密封件还含填充剂。
11、按照权利要求5所述的多层玻璃构件,其特征在于,制作密封件的未增塑聚氨酯是用聚异戊二烯和聚异氰酸酯制备的。
12、按照权利要求5所述的多层玻璃构件,其特征在于,制作密封件的未增塑聚氨酯是用羟基官能聚丁二烯和聚异氰酸酯制备的。
13、按照权利要求5所述的多层玻璃构件,其特征在于,制作隔离件的未增塑聚氨酯是用聚醚多元醇和聚异氰酸酯制备的。
14、按照权利要求10所述的多层玻璃构件,其特征在于,填充剂在密封件中的重量占约5%~约60%,该百分数以构成密封件的成分重量为基数。
15、在两块玻璃板彼此隔开安装的多层玻璃构件中,隔离件保障玻璃板之间有一气室,密封件密封该气室,其特征在于,隔离件由干燥材料和未增塑的聚合材料构成,其中的聚合材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物,所述隔离件自行粘贴在密封件内两块玻璃板的内相对表面的周边,隔离件的特点是:按照ASTM D-1002的规定测定,其切变强度最小约为10磅/平方英寸,粘合抗拉强度最小约为20磅/平方英寸,按照ASTM D-952的规定测定,其致断伸长最小约为2%;密封件由未增塑的聚合材料构成,该材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物,制作隔离件的聚合材料的水汽渗透率或透过率,按照ASTM F-372-78的规定测定,至少约1克·毫米/天·平方米,比制作密封件的聚合材料的高。
16、一种两块玻璃板彼此隔开安装的多层玻璃构件,所用隔离件保障玻璃板之间有一气室,密封件密封该气室,其特征在于隔离件由干燥材料、填充剂和未增塑的聚合材料构成,其中的聚合材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;密封件由未增塑的聚合材料构成,该材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;制作隔离件的聚合材料的水汽透过率比制作密封件的聚合材料的高。
17、一种两块玻璃板彼此隔开安装的多层玻璃构件,所用隔离件保障玻璃板之间有一气室,密封件密封该气室,其特征在于,隔离件由干燥材料、分子筛填充剂和未增塑的聚合材料构成,其中的聚合材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;密封件由未增塑的聚合材料构成,该材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;制作隔离件的聚合材料的水汽透过率比制作密封件的聚合材料的高。
18、一种两块玻璃板彼此隔开安装的多层玻璃构件,所用隔离件保障玻璃板之间有一气室,密封件密封该气室,其特征在于隔离件由干燥材料和未增塑的聚合材料构成,其中的聚合材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;密封件由云母填充剂和未增塑的聚合材料构成,该材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;制作隔离件的聚合材料的水汽透过率比制作密封件的聚合材料的高。
19、一种两块玻璃板彼此隔开安装的多层玻璃构件,所用隔离件保障玻璃板之间有一气室,密封件密封该气室,其特征在于:隔离件由干燥材料、至少5%重量的填充剂和未增塑的聚合材料构成,其中的聚合材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物,密封件由未增塑的聚合材料构成,该材料是聚异氰酸酯和含活性氢材料的反应产物;制作隔离件的聚合材料的水汽透过率比制作密封件的聚合材料的高。
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