王文鹏，王向宇，郗洪源

（常熟高泰助剂有限公司，江苏 常熟 215522）

密封胶用高效触变剂的研究

王文鹏，王向宇，郗洪源

（常熟高泰助剂有限公司，江苏 常熟 215522）

以环氧树脂NPEL- 128为基础聚合物，重质碳酸钙为填料，研究不同触变剂在环氧密封胶中的触变效果和应用性能。结果发现，新型聚酰胺蜡触变剂Crayvallac SLT具有易活化，高效的触变性，良好的热贮存稳定性和耐热性等优点，但应用温度不宜超过100 ℃。

聚酰胺蜡；触变剂；密封胶；易挤出

1 前言

随着经济的发展，人们对密封胶的性能要求越来越高，不仅要求密封胶良好的粘接性能、物理性能、耐老化性，而且需施工方便、不流淌、不下垂等。这些性能的实现有赖于在密封胶中添加各种助剂。触变剂是密封胶的重要助剂之一，主要功能有以下3个方面：

（1）贮存期间使密封胶具有较高的结构黏度，防止填料和颜料沉降；

（2）施胶时易于从包装管挤出，有利于施工；

（3）施工后胶料可保持施工时的条形、不下垂、不流淌，直至固化[1，2]。

2 密封胶用流变剂分类及新型聚酰胺蜡的特点

密封胶用流变剂主要有2大类：一类是无机流变剂，如气相二氧化硅、活性碳酸钙、有机膨润土、蒙脱土等；另一类为有机流变剂，如蓖麻油类及其衍生物和聚酰胺蜡[3]。

气相二氧化硅和有机膨润土等无机流变剂主要是依靠触变剂表面氢键产生触变性。在剪切力作用下，氢键被破坏，黏度下降；当剪切力消除后，表面氢键结构重新形成，黏度上升。无机流变剂受温度影响大，温度上升会使氢键作用减弱，从而影响流变性[4]。气相二氧化硅兼具补强和触变性，但生产过程中易产生浮尘[5]。蓖麻油类及其衍生物和聚酰胺蜡等有机流变剂则由于大分子链相互缠绕形成网状结构，而具有触变性。在剪切力作用下，分子链分离，缠绕结构被破坏，黏度降低；剪切力消除后，分子链重新缠绕，黏度恢复。因此，蓖麻油类及其衍生物和聚酰胺蜡在使用时，需在一定温度下进行剪切完成活化，使其分子链舒展后形成网状结构。蓖麻油衍生物仅适用于中低极性体系，且对生产过程中的温度控制要求较严格，温度过低或过高易造成结粒现象[6]。而聚酰胺蜡对温度的敏感性较小，在较高温度下使用仍保持有良好的触变效果[7]。

聚酰胺蜡流变剂触变性强，只需添加少量便可提供极佳的流变性能，因此，近10年内发展迅速。市售聚酰胺蜡的活化条件要求较高，需在70～ 110 ℃下搅拌较长时间才能达到完全活化的效果。新型聚酰胺蜡则可以在更低的温度和更短的剪切搅拌时间内完成活化。法国Arkema公司研制的100%粉体聚酰胺蜡触变剂Crayvallac SLT可在45～ 60 ℃内，以较短的搅拌时间完成活化工艺。与传统的流变剂相比，其具有以下特点：

（1）提供优异的剪切变稀性能，易挤出，良好的施工性；

（2）较佳的防下垂和防流淌性能；

（3）不起尘，活化容易，使用方便。

3 密封胶用触变剂对比实验

选择不同类型的触变剂以相同添加量添加到双组分环氧密封胶（A组分）中，从黏度、防下垂性、热贮存稳定性和应用温度范围等几个方面进行对比。

3.1 实验原料和仪器

环氧树脂（NPEL- 128），台湾南亚集团股份有限公司；重质碳酸钙，广西科隆粉体有限公司；疏水性气相二氧化硅、酰胺改性蓖麻油衍生物、聚酰胺蜡，市售；新型聚酰胺蜡（Crayvallac SLT），法国阿科玛集团。

高速搅拌机，德国VMA- Getzmann公司；黏度计DV-Ⅱ+Pro，美国Brookfield公司；高温烘箱，德国MMM集团。

3.2 制胶方法

环氧密封胶（A组 分）的配方如表1所示。

表1 环氧密封胶（A组分）的配方Tab.1 Epoxy sealant （part A） formulation

为使触变剂达到最优活化效果，本实验根据不同触变剂的要求，在不同的温度下搅拌活化，见表2。将环氧树脂、重质碳酸钙及触变剂加入桶内，在相对应的活化温度条件下以2 500 r/ min的转速高速搅拌30 min，出料装瓶。

表2 不同触变剂试样的活化温度Tab.2 Activation temperatures of different thixotropic agents

3.3 性能测试

（1）黏度：采用Brookfield黏度计对制样1 d后密封胶进行黏度测定，记录不同转速下的黏度，作出触变曲线。

（2）热贮存稳定性：将密封胶样品在50℃烘箱内放置14 d，然后取出。待冷却至室温后，重新测定黏度，与热贮存前黏度对比。

（3）应用温度：按照GB/ T 13477.6—2002分别测试25 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃和100 ℃下密封胶的下垂度，并测试相应温度下试样黏度变化。

4 结果与讨论

4.1 触变剂对密封胶黏度的影响

试样的触变曲线如图1所示。

由图1可见，只添加重质碳酸钙的空白试样黏度不随剪切速度的变化而改变。不同种类的触变剂都提升了环氧密封胶的剪切变稀性能，但提升的幅度不同。由图1可见，对于环氧密封胶的黏度和触变性提升次序为：SLT＞聚酰胺蜡＞酰胺改性蓖麻油＞疏水性气硅＞PCC＞空白。活性碳酸钙的触变效果最不明显，黏度较低。这是因为配方中活性碳酸钙添加量过低，无法提供良好的触变效果。通常活性碳酸钙的添加量需达到约20%才能提供较好的触变效果。疏水性气相二氧化硅、蓖麻油衍生物、市售聚酰胺蜡和SLT为密封胶提供较高的黏度和良好的触变性。新型聚酰胺蜡SLT试样的黏度最高，触变性最好。可见，在相同添加量的情况下，SLT最为高效。

图1 不同触变剂对触变的影响Fig.1 Effect of different thixotropic agents on viscosity

4.2 触变剂的热贮存稳定性

对比密封胶试样经过14 d/ 50 ℃热贮存前后的黏度，结果如图2所示。

图2 试样热贮存前后的黏度变化Fig.2 Viscosity change of samples before and after heat storage

由图2可见，不同种类触变剂表现出不同热贮存稳定性。活性碳酸钙试样的黏度经过热贮存后依然很低，没有明显变化。气相二氧化硅和市售聚酰胺蜡的黏度在热贮存后有较明显的变化。市售聚酰胺蜡试样的黏度上升是因为触变剂在制胶时并未得到完全活化，在热贮存期间进一步活化，从而使黏度进一步提升。可见，市售聚酰胺蜡对制胶温度和搅拌时间有更高的要求，才能达到完全活化的效果。酰胺改性蓖麻油试样的黏度经过热贮存后稍微下降，这是由于蓖麻油衍生物对温度较为敏感，耐热性较差所致。热贮存后，新型聚酰胺蜡SLT的黏度最高，较热贮存前无明显变化。可见，SLT在制胶条件下得到完全活化，活化温度要求较低，具有良好的热贮存稳定性。

4.3 触变剂不同温度下的应用

对比了具有较好触变性的疏水性气硅、酰胺改性蓖麻油、市售聚酰胺蜡和新型聚酰胺蜡SLT试样在25 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃和100 ℃的下垂度，结果如表3所示。4个试样在相应温度下黏度变化见图3。

图3 试样在不同温度下的黏度变化Fig.3 Viscosity change of samples at different application temperature

从表3可以看出，添加疏水性气硅的密封胶在40 ℃以下表现出良好的抗下垂性；当温度达60 ℃时，下垂度为2 mm；随温度上升，下垂度缓慢增大。由图3可知，随着应用温度的上升，疏水性气硅试样的黏度逐步下降，这也就是试样抗下垂性减弱的原因。温度上升使气相二氧化硅表面的氢键作用减弱，从而影响试样流变性和抗下垂性。酰胺改性蓖麻油试样在60 ℃以下表现出较好的抗下垂性；当温度超过80 ℃时，酰胺改性蓖麻油试样的黏度迅速下降，抗下垂性也随之下降；当温度达100 ℃时，试样已不具备抗下垂性，直接从模具中全部脱落。可见，蓖麻油衍生物的耐热性较差。市售聚酰胺蜡和SLT 2个试样在100 ℃以下时具有较高的黏度和良好的抗下垂性；当温度达100 ℃时，2个试样出现下垂现象。可见，聚酰胺蜡触变剂具有良好的温度适应性，但应用温度不宜超过100℃。

表3 不同触变剂密封胶试样的下垂度Tab.3 Sag values of sealant samples containing different thixotropic agent

5 结论

（1）新型聚酰胺蜡Crayvallac SLT赋予密封胶良好的触变性，较活性碳酸钙、气相二氧化硅、蓖麻油衍生物和市售聚酰胺蜡等触变剂更加高效。

（2）新型聚酰胺蜡Crayvallac SLT易活化，热贮存稳定性优于气相二氧化硅。蓖麻油衍生物的热贮存稳定性不佳。

（3）蓖麻油衍生物的耐热性较差；聚酰胺蜡触变剂具有良好的耐热性，但应用温度不宜超过100 ℃。

[1]黄应昌,吕正芸.弹性密封胶与胶黏剂[M].北京:化学工业出版社,2003:105.

[2]龚先广.第二章流变剂及其应用[J].涂料工业, 1991(01):51-56.

[3]Fauquet G,Trang Y.New bio-based rheological additives for low-temperature process[C]//Biobased adhesives.2013.

[4]吴雪梅.聚酰胺蜡流变改性剂在涂料中的应用[C]//全国首届涂料用助剂论坛及应用技术交流会论文集.2005.

[5]方铭中,黄活阳,刘同科.高性能SPU建筑用密封胶的研制[J].粘接,2014(8):52-54.

[6]葛晓敏,熊国宣,马鑫.聚酰胺改性氢化蓖麻油在无铅锡膏中的应用研究[J].广州化工,2013(24):76-78.

[7]王全义,金勇军.新型100%粉体聚酰胺蜡流变剂在高厚膜型防腐涂料中的应用[J].上海涂料,2012(5):49-52.

Research of efficient thixotropic agent for sealant

WANG Wen-peng,WANG Xiang-yu,XI Hong-yuan
(Changshu Cotex Additives Co.,Ltd.,Changshu,Jiangsu 215522,China)

The thixotroping effect and application performance of different thixotropic agents in the epoxy sealant were compared using ground calcium carbonate as the filler and NPEL-128 epoxy resin as the base polymer.The results showed that the new polyamide wax thixotropic agent Crayvallac SLT is easy to be activated and has the efficient thixotropic property, excellent storage stabilities and thermostability, but the application temperature should not be over 100℃.

polyamide wax;thixotropic agent;sealant;easy gunability

TQ436+.6

A

1001-5922（2015）04-0057-04

2014- 12- 08

王文鹏（1986-），男，硕士，从事有机硅材料研究工作。E- mail：maxwell.wang@ arkema.com。