徐尚仲，陈炳耀，姚荣茂，彭小琴，全文高

摘 要：优选硅烷改性聚醚（简称MS聚合物）为主材料，以碳酸钙复合填料补强，搭配适量的紫外吸收剂、光稳定剂、交联剂以及催化剂等功能助剂，制备得到一种具有优良粘接力学性能、贮存稳定性与相容性较佳的双组分硅烷改性聚醚密封胶（MS胶）。试验采用单一比较法，逐一研究了基础聚合物、补强填料与增塑剂选型和催化剂用量对密封胶硫化速率、粘接性能及其贮存稳定性等综合性能的影响。结果发现，关键原料的选型与功能助剂添加量的调整直接影响到密封胶的表干硫化时间、粘接性能和贮存稳定性。当以S203H与S303H（质量比3∶2）复配作为基材聚合物，聚醚二元醇为增塑剂，CCR-300与G-120按照3∶2的比例复配作为补强填料，二醋酸二丁基锡作为催化剂原料，以此配方制备的双组分密封胶表干时间为12 min，贮存性能稳定，拉伸模量0.19 MPa，弹性恢复率97%。

关键词：双组分;硅烷改性聚醚;弹性恢复率

中图分类号：TQ436+.6 文献标识码：A     文章编号：1001-5922（2021）12-0012-04

Research on the Temperature Resistance Trend of Two-Component Silicone Structural Sealant

Xu Shangzhong2， Chen Bingyao1， Yao Rongmao1， Peng Xiaoqin2， Quan Wengao2

（1.Guangdong Sanvo Chemical Industry Technology Limited， Zhongshan 528429， China ; 2.Guangdong Sanvo Holding Co.， Ltd.， Zhongshan 528325， China）

Abstract：Silane-modified polyether （MS polymer for short） is preferably the main material， and calcium carbonate composite filler is adopted to increase the strength. Meanwhile， a appropriate amount of ultraviolet absorbent， light stabilizer， cross-linker， catalyst and other functional additives are utilized. Thus， a Two-component silane-modified polyether sealant （MS sealant） is prepared， which has excellent adhesion mechanical properties， storage stability and compatibility. Furthermore， a single comparative method is used to study the effects of base polymer， reinforcing filler and plasticizer type selection and catalyst dosage on the comprehensive properties， namely sealant vulcanization rate， adhesive performance， storage stability and others. Where， the selection of key raw materials and the adjustment of the amount of functional additives directly affect the surface dry vulcanization time， bonding performance and storage stability of the sealant. When S203H and S303H （mass ratio 3∶2） are compounded as base polymers， polyether diol is used as plasticizers， CCR-300 and G-120 are compounded as reinforcing fillers in the ratio of 3∶2， and dibutyl tin diacetate is used as catalyst raw materials， the surface dry time of the two-component sealant prepared with this formula is 12 min， the storage performance is stable， the tensile modulus is 0.19 MPa， and the elastic recovery rate is 97%.

Key words：two-component; silane-modified polyether; elastic recovery rate

0 引言

硅烷改性聚醚（簡称MS聚合物）密封胶不仅具有有机硅的优异性能，无须加热、光照或其他特殊条件，而且在室温环境中通过接触空气水蒸气就可以固化为弹性橡胶体，施工、养护工艺简单便捷[1]。同时MS胶还综合了聚氯酯的各项优势，具有优异的耐水性与耐高低温性，卓越的耐候性以及不含异氰酸酯、无需底涂、可喷涂、耐候等性能，适用于石材、金属、玻璃、木材等各类建材基材的粘接，成为家装装饰、粘接密封施工的理想材料。但随着用胶厂家生产工艺的优化，对胶粘剂的需求也不断严格，例如，当面临温湿度施工环境恶劣时，还要求密封胶的硫化、粘接性能稳定一致，这对于生产配方工艺优化需求日益迫切[2]。

本研究采用硅烷改性聚醚（简称MS聚合物）为主材料，纳米碳酸钙为补强填料，二醋酸二丁基锡为催化剂，N-（β-氨乙基-γ-氨丙基）三甲氧基硅烷为交联剂，邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP）为增塑剂制备出具有良好施工性、贮存稳定性及剪切强度性能的双组分硅酮结构密封胶。

1 试验部分

1.1 主要原料

硅烷改性聚醚（S203H、S303H、S810），日本钟渊化学工业公司;邻苯二甲酸二异癸酯（DINP、DIDP）、紫外线吸收剂（Tinuvin326）、光稳定剂（Tirluvirl770DF），德国巴斯夫股份公司;十五烷基磺酸苯酯（T-50），武汉市东西湖元桥塑料助剂限公司;纳米碳酸钙（KS-70），凯恩斯纳米材料有限公司;活性碳酸钙（CCR-2000、300），恩平市汇翔实业有限公司;重质碳酸钙（G-120），广西华纳新材料科技有限公司;除水剂（A171）、表面活性剂，迈图高新材料（中国）有限公司;N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（LT-792）、二醋酸二丁基锡（D-70），湖北新蓝天新材料股份有限公司;去离子水，自制。

1.2 仪器设备

立式捏合机（5 L）、行星真空分散机，湖南麦克斯搅拌捏合设备有限公司;WS-3000微量水分测试仪器，上海高精密仪器有限公司;LK-103B电脑式伺服材料试验机，东莞市力控仪器科技有限公司; ZH-TH-80恒温恒湿试验箱，东莞市正航仪器设备有限公司;FM43压流黏度计，瑞士Fitech AG。

1.3 密封胶的制备

A组分制备：根据工艺量，首先将主材料硅烷改性聚醚（MS聚合物）、碳酸钙填料以及增塑剂投入到立式捏合机中，开启搅拌与分散将物料混合均匀;然后将紫外吸收剂、光稳定剂也投入到捏合机中，投完后高速搅拌分散、迅速将料温提升，在料温达到110℃后打开真空阀门持续高温脱水15 h;脱水时间足够后降低转速、通循环水降温，直至确认物料料温在45℃以下后，即可加入偶联剂和催化剂原料，物料搅拌均匀后出料并挤出装入聚乙烯塑料管中密封备用。

B组分制备：按照工程单工艺量，分别将碳酸钙填料与增塑剂加入到行星搅拌机内，开启搅拌与分散将物料混合均匀;然后将表面活性剂等功能助剂分别投入到行星搅拌釜中，最后在真空条件下持续搅拌1 h，直至物料搅拌充分均匀。最后的搅拌工艺要求行星搅拌机内真空度小于-0.085 MPa、釜中料温小于40℃，出料后挤出装入聚乙烯塑料管中密封备用。

1.4 密封胶性能测试

邵尔硬度：根据GB/T 531.1—2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第一部分：邵氏硬度计法》标准，将邵尔A硬度计压针压到硅橡胶试样中，读取其硬度值;

拉伸强度、断裂伸长率：按照GB/T 528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》，将哑铃状或环形状试样用万能拉力机拉伸测试;

贮存稳定性：采用电热鼓风干燥箱在80℃高温下加速老化7 d，通过对比老化前后胶液的表干时间、增稠凝胶现象等方式来衡量贮存稳定性;

表干时间、挤出性、弹性恢复率：按照GB/T 13477—2017《建筑密封材料试验方法》测定;

相容性测试：将硫化固化后的胶条放入到增塑剂液体中浸泡15 d，然后查看胶条的溶胀大小，溶胀变化越小说明相容性越好。

2 结果与讨论

2.1 基础聚合物对密封胶性能的影响

基础聚合物作为MS胶主原料，其选型对密封胶的力学粘接、拉伸模量性能均有显著的影响[3]。试验中通过优选4种不同牌号的硅烷改性聚醚制胶，并对样品性能逐一测试、分析，结果如表1所示。

由表1可看出，以S203H、S303H基础聚合物所制备的MS胶硬度大，但断裂伸长率不佳，适用于建筑填缝、工业器具粘接等高硬度领域。S810制胶硫化时间适中，断裂伸长率相对最大，弹性恢复率达到89%，但是在拉伸强度方面略有不足，难以保障密封胶的粘接性能。以S203H与S303H按3：2比例复配的基材聚合物，所制密封胶具有表干硫化快、弹性恢复率高的优势，并且断裂伸长率、粘接力学性能方面均符合双组分硅烷改性聚醚密封胶低模量的要求。

2.2 催化剂添加量对密封胶性能的影响

在密封胶体系中，催化剂主要促进胶液硫化、迅速形成橡胶弹性体，其硫化速率的快慢取决于催化剂的添加量[4]。二醋酸二丁基锡是密封胶常用的催化剂之一，其硫化时间适中，消粘情况好，弹性、韧性表现优良，是本试验密封胶催化剂优选原料。试验通过调整催化剂添加量制成5个试样，考查了催化劑添加量对密封胶性能的影响，试验数据结果如表2所示。

从表2可知，随着催化剂质量分数的提高，密封胶硫化表干迅速加快，当催化剂质量分数达2%时，密封胶的表干时间为12 min，力学拉伸强度为2.1 MPa。同时还发现，当催化剂质量分数超过2%时，密封胶的表干时间虽还在缩短，但拉伸强度提升不明显;并且随催化剂质量分数的提高反而会造成胶液老化增稠，贮存稳定性不佳。结合密封胶力学性能、施工性能以及贮存性能，催化剂质量分数以2%为宜。

2.3 增塑剂对密封胶性能的影响

为有效提升胶液的综合性能，增强硫化弹性体的柔韧性、拉伸性以及可塑性，达到降低密封胶的弹性模量效果，必须在其配方体系中引入增塑剂原料[5]。试验为了考查增塑剂品种对密封胶性能的影响，分别以DINP、聚醚二元醇、DIDP和T-5 4种增塑剂制样，最后逐一检测样品胶液的表干时间、邵尔硬度、力学粘接性能和相容性等指标，检测数据结果如表3所示。

由表3可知，增塑剂品种选择对密封胶物理、力学性能均有显著的影响，其中以T-50为增塑剂制胶拉伸强度最大，表干时间和断裂伸长率适中，但是T-50与硫化后的聚合物相容性差，不利于密封胶贮存稳定。以聚醚二元醇研制的MS胶，其粘接、拉伸力学性能明显优于DINP、DIDP，这是因为聚醚二元醇在体系中与基础聚合物引发扩链反应，大大的增长了聚合物的主链，迅速提升了密封胶的断裂伸长率等性能[6]。同时还发现，聚醚二元醇制密封胶的溶胀率最小，说明聚醚二元醇的相容性最好。综上结果，硅烷改性聚醚密封胶制备中优选聚醚二元醇为增塑剂原料。

2.4 填料选择对密封胶性能的影响

可用作密封胶的填充补强的粉体有很多，如气相二氧化硅、改性白炭黑、有机膨润土、重质碳酸钙、纳米碳酸钙等。其中碳酸钙填料供应量大、价格低廉，通过少量的投入就可以达到增硬补强、减低生产成本的目的，是双组分硅烷改性聚醚密封胶体系中不可或缺的填充原料[7]。试验中优选了4个类型的碳酸钙单独或复配作为密封胶研制填料，所制密封胶样品检测结果如表4所示。

由表4可知，以不同性能的碳酸钙作为密封胶填料，所研制出的胶液在力学性能与施工性能方面存在明显的差异。CCR-300、CCR-2000制胶在硬度、拉伸强度与断裂伸长率方面表现最好，KS-70次之，而重质碳酸钙制胶力学性能差、挤出困难。为了减少密封胶内应力、延长断裂伸长率，试验过程优选CCR-300与G-120按照3∶2的比例复配作为补强填料，所制密封胶模量0.19 MPa、断裂伸长率778%、挤出性适中，具有显著的性能竞争优势。

3 结语

试验采用硅烷改性聚醚作为密封胶基础聚合物，以聚醚二元醇为增塑剂，通过纳米碳酸钙复配原料补强，最后添加适量的光稳定剂、紫外線吸收剂、交联剂和催化剂类功能助剂，研制出了一款适用于建筑装配、装修填缝施工用的双组分硅烷改性聚醚密封胶。为了提升考查原料最佳搭配、提升密封胶施工力学粘接性能，改善胶液在仓储运输过程性能稳定性，试验中分别对基胶、填料、催化剂与增塑剂等关键原料组分进行了全面遴选与性能对比分析。最终，S203H与S303H按照3∶2的质量比复配作为基材聚合物，聚醚二元醇为增塑剂，CCR-300与G-120按照3∶2的质量比复配作为补强填料，二醋酸二丁基锡作为催化剂原料，该配方研制的密封胶拉伸模量低、弹性恢复率好、体系相容性最优，基本可以满足装配式建筑密封胶填缝施工需求[8]。

参考文献

[1]来国桥，幸松民. 有机硅产品合成工艺及应用[M]. 北京：化学工业出版社，2009.

[2]王翠花，刘 鹏，赵 瑞，等. 双组分硅烷改性聚醚密封胶的制备及研究[J]. 粘接，2014，35（9）：50-52.

[3]朱雪锋，杨庆红，徐乔锋，等. 装配式建筑用双组分硅烷改性聚醚密封胶的研制[J]. 有机硅材料，2018，32（6）：464-468.

[4]周波雄，戴飞亮，温子巍，等. 有机硅密封胶室温硫化速率影响因素探讨[J]. 有机硅材料，2021（2）：20-25.

[5]余惠琴，刘晓红. 增塑剂对硅橡胶硫化胶性能的影响[J]. 弹性体，2005（6）：29-32.

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[7]邹德荣. 纳米碳酸钙对RTV硅橡胶性能的影响[J]. 有机硅材料，2002，16（2）：7-9.

[8]许永现. 装配式建筑用硅烷改性聚醚密封胶的制备[J]. 中国建筑防水，2018（17）：20-24.