郭　焕，吕政昊

（营口市辽河化工研究所有限公司，辽宁 营口 115000）

装配式建筑是将建筑物的墙体、楼板、飘窗和楼梯等构件在工厂制成钢筋混凝土预制件，然后运送到施工现场，通过吊装、组装和拼接等方式进行施工的一种形式[1]。而我国传统的建筑方式仍是混凝土浇筑，存在施工周期较长、成本难以控制等缺陷，长期阻碍了工业化发展进程[2,3]。在低碳经济、绿色建筑等新趋势的引导下，我国正在大力扶持和推广预制装配式建筑，装配式建筑已成为未来建筑发展的主要方向之一。

随着建筑物材质与结构的改变，构件接缝的间距会增大，造成接缝的位移量增加，这就要求使用具有一定回弹率的密封胶。预制混凝土为多孔性材料，混凝土本身呈碱性，很难粘接[4]，若使用普通的密封胶，其粘接面上会承受较大位移形变，容易发生密封胶破裂。通常建筑接缝使用的是硅酮密封胶、聚氨酯密封胶和聚硫密封胶等这类具有弹性的密封胶。然而传统的硅酮胶有未参与反应的物质，长期暴晒会引起小分子物质渗出，随着时间的推移，这种污染会更加严重；而聚氨酯类密封胶在施工时会散发出刺鼻气味，随着季节变换，聚氨酯类密封胶耐候性会变差；聚硫密封胶由于耐久性和抗形变位移能力较小，长期使用易受分子中不稳定的二硫链节的影响，出现压缩和伸长的永久变形逐渐增大、表面出现龟裂等不足[5]。本研究针对装配式建筑要求研发出一种硅烷封端聚醚的改性硅烷密封胶，简称MS密封胶。

1　实验部分

1.1　主要原料

MS聚合物（S203H、S303H），日本钟渊化学工业株式会社；邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP），邻苯二甲酸二异壬酯（DINP），美国埃克森美孚石油公司；邻苯二甲酸二辛酯（DOP），江苏宏信化工有限公司；聚丙二醇（PPG3000），江苏省海安石油化工厂；活性纳米碳酸钙，竹原化学工业株式会社；重质碳酸钙，欧米亚公司；钛白粉，云南泽昌钛业有限公司；聚酰胺蜡，克雷威利（广州）化工有限公司；氢化蓖麻油，广州润权化工有限公司；疏水气相二氧化硅，赢创特种化学（上海）有限公司；膨润土，沈阳泰欧克化工有限公司；乙烯基三乙氧基硅烷，淮安和元化工有限公司；N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，南京联硅化工有限公司；螯合锡（U-220H），日东化成株式会社。

1.2　主要仪器

KXJ系列双行星混合搅拌机，无锡科越化工机械厂；ZXZ-2型旋片式真空泵，台州市黄岩汇丰真空设备厂；CMT6104拉力机，美特斯工业系统（中国）有限公司；SHO 45D型恒定湿热试验箱，杭州蓝天化验仪器厂。

1.3　密封胶的制备

将S203H、S303H、DIDP、活性纳米碳酸钙、重质碳酸钙、钛白粉及触变剂等加入到搅拌釜加热至90～100 ℃，真空-0.1 MPa下脱水1.5 h。待混合完后降温至50 ℃，加入除水剂、偶联剂等继续真空搅拌15 min，最后加入催化剂搅拌10 min，出料。

1.4　性能测试

（1）拉伸粘接性：按GB/T528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》标准，采用拉力机进行测试（制成哑铃型试片，测定试件拉伸至破坏时的断裂伸长率）。

（2）挤出性：按照GB/T13477.4-2002《建筑密封材料试验方法第4部分：原包装单组分密封材料挤出性的测定》标准进行测试（选用内径6 mm的喷嘴，将密封胶挤入装有水的量筒内，计算一定时间内挤出量筒水位变化即为密封胶的体积）。

（3）下垂度（垂直）：按照GB/T13477.7-2002《建筑密封材料试验方法第7部分：低温柔性的测定》标准进行测试（模具选用a型，试件在（50±2）℃的恒温箱内放置4 h）。

（4）贮存稳定性：将密封胶放入90 ℃的恒温干燥箱内进行高温老化，24 h后取出，室温放置2 h后测试稠度。

（5）稠度：按GB/T1749-1979（1989）《厚漆，腻子稠度测定法》标准进行测试（取定量体积试样，在固定压力下经过一定时间后，以试样流展扩散的直径表示）。

（6）表干时间：按照GB/T13477.5-2002《建筑密封材料试验方法 第5部分：表干时间的测定》标准中方法B进行测试（将试样填满模框，刮刀刮平，手指接触3个不同部位，直到无试样粘附在手指上）。

2　结果及讨论

2.1　MS聚合物对密封胶力学性能的影响

MS聚合物是一种硅烷封端聚醚的交联聚合物，而分子主链仍是柔性的聚醚长链结构，由此赋予了密封胶良好的延伸性、抗疲劳性及抗位移形变能力，而端基的硅氧键经湿气固化形成了Si-O-Si键，继承了硅酮胶的耐候、耐老化等性能。见式（1)。

式中，R为C1～2的 烷基；R'为Me或 Et。

本研究采用低模量的S203H、中模量的S303H作为MS聚合物，低模量可赋予密封胶良好的延伸性及抗位移能力，中模量可以增加密封胶的拉伸强度及粘接性。不同模量的MS聚合物进行复配后对密封胶力学性能的影响如表1所示。

表1　MS聚合物对密封胶性能的影响Tab.1　Effects of MS polymers on sealant properties

由表1可知：当S203H与S303H的质量比为60∶40时，伸长率相对最大，模量较低，而低模量可减少密封胶的内应力，增大伸长率，防止胶层开裂，保持良好的粘接密封性能。

2.2　增塑剂的种类及用量对密封胶性能的影响

增塑剂的主要作用是降低物料的黏度，增加密封胶的柔韧性和伸长率，降低成本。本研究考查了100 g基料下不同增塑剂及用量对密封胶性能的影响（如表2和表3所示）。

表2　增塑剂种类对密封胶性能的影响Tab.2　Effects of types of plasticizer type on sealant properties

由表2可知：PPG3000作为增塑剂制得的密封胶强度较高，伸长率相对最大，而DIDP性能也较好，但是邻苯类增塑剂非环保型，且其体系中的官能团会发生酯交换反应，从而产生异味[6]。PPG3000与硅烷改性聚醚有较好的相容性，高分子质量赋予了密封胶良好的柔曲性，具有较强的抗位移能力，所以本研究选取PPG3000作为增塑剂。

表3　增塑剂用量对密封胶性能的影响Tab.3　Effects of amount of plasticizer amount on sealant properties of sealant

由表3可知：随着增塑剂用量增加，拉伸强度呈下降态势，而断裂伸长率先增加后降低，当增塑剂用量为90 g时，断裂伸长率达到相对最大，所以增塑剂最佳用量为90 g较适宜。

2.3　触变剂的种类及用量对密封胶性能的影响

密封胶在填充装配式建筑接缝时，多采用立面施工，这既要保证密封胶的易挤出性，又要保证不流挂，故而对密封胶的触变性提出了要求。本研究考查了不同触变剂在等质量时对密封胶挤出性及下垂度的影响（如表4所示）。

由表4可知：氢化蓖麻油增稠效果显著，但触变效果不如聚酰胺蜡，在撤去外力后密封胶仍会流出。故本研究选取聚酰胺蜡作为密封胶触变剂。

由表5可知：随着聚酰胺蜡用量的增加，密封胶的黏度增大，当用量为2%时，胶料易挤出，但会出现下垂现象；当用量为5%时，挤出困难，不符合建筑密封胶标准，所以本研究认为，选取聚酰胺蜡用量为3%较适宜。

表4　触变剂种类对密封胶性能的影响Tab.4　Effects of types of thixotropic agents type on sealant properties

表5　触变剂用量对密封胶性能的影响Tab.5　Effects of amount of thixotropic agents on properties of sealant

2.4　催化剂用量对密封胶性能的影响

密封胶的表干时间及贮存稳定性与催化剂用量有很大的关系。本研究采用高活性的螯合锡作为低模量密封胶的催化剂。考查了催化剂用量对密封胶表干时间及贮存稳定性的影响（如表6所示）。

表6　催化剂用量对密封胶性能的影响Tab.6　Effects of amount of catalyst amount on sealant properties of sealant

由表6可知：随着催化剂用量的增加，表干时间缩短，贮存稳定性变差。考虑到建筑大面积施工，应给施工者保留可操作时间进行表面修整，故本研究选取催化剂的相对最佳用量为1%。

2.5　除水剂用量对密封胶性能的影响

本研究采用乙烯基三甲氧基硅烷作为除水剂，以此清除密封胶中填料多余的水分并延长密封胶的贮存期。其作用机理是端硅烷基与密封胶中的湿气发生水解反应形成硅醇基，再经缩合反应形成Si-O-Si键。除水剂用量对密封胶性能的影响如表7所示。

表7　除水剂用量对密封胶性能的影响Tab.7　Effects of amount of dehydration agent amount on sealant properties of sealant

由表7可知：在90℃老化试验下，随着除水剂用量的增加，虽然密封胶贮存稳定性在增加，但当用量大于3%时，对密封胶固化过程影响较大，如果胶体本身含水量较少，在固化过程中会消耗一部分湿气，甚至出现密封胶固化后表皮不干、发黏等现象。所以选择除水剂用量为2%较适宜。

3　结论

（1）选取不同模量的MS聚合物进行复配 ， 当m（S203H）∶m（S303H）=60∶40、增塑剂选取环保型PPG3000（用量为90 g）时，可获得低模量高伸长率的密封胶。

（2）选用聚酰胺蜡为触变剂，用量为3 g时的触变效果相对最佳。

（3）综合考虑催化剂及除水剂对表干时间和贮存稳定性的影响，本研究认为，选取催化剂用量为1 g、除水剂为2 g时的密封胶性能相对最佳。

[1]范玉,徐华,黄新,等.新型装配式建筑构件生产及其施工技术的研究与应用[J].混凝土与水泥制品,2015,12(12):87-89.

[2]严薇,曹永红,李国荣.装配式结构体系的发展与建筑工业化[J].重庆建筑大学学报,2004,26(5):131-136.

[3]于飞龙,张家春.装配式建筑发展研究[J].低温建筑技术,2015,37(9):40-42.

[4]张斌,袁素兰,唐青松,等.装配式建筑混凝土接缝密封解决方案[J].中国住宅设施,2015,(2):84-86.[5]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,2003,435.

[6]黄活阳,何小军,冯炬佳.环保型有机硅改性聚醚密封胶的研制[J].化学与黏合,2015,37(2):114-116.