脱醇型低模量有机硅密封胶的研制

脱醇型低模量有机硅密封胶的研制

安静;张敬轩;赵景铎;杨震;杨潇珂

【摘 要】采用107硅橡胶、增塑剂、交联剂、补强填料以及催化剂等制备了一种低模量脱醇型单组分有机硅密封胶,探讨了影响该密封胶性能的因素.结果表明,使用100 g(黏度为50000 mPa·s)107硅橡胶、50 g二甲基硅油、1~6 g[按m(甲基三甲氧基硅烷):m(自制烷氧基硅烷扩链剂)=4:4复配而成]交联剂、150 g重质活性碳酸钙和3 g有机钛螯合物制成的密封胶,能够满足GB/T 22083—2008《建筑密封胶分级和要求》标准的低模量要求.%A one-component dealcoholized silicone

sealant with low modulus was prepared with 107 silicone rubber,

plasticizer, cross-linking agent, reinforcing filler and catalyst as the raw

materials. The factors to influence the properties of the sealant were

investigated. The results showed that the sealant obtainted with 100 parts

of 107 silicone rubber with viscosity of 50 000 mPa·s, 50 parts of dimethyl

silicone oil, 1~ 6 parts of cross-linking agent compounded from

methyltrimethoxy silane and home-made alkoxy silane chain extender

(weight ratio of 4:4), 150 parts of activated heavycalcium carbonate and 3

parts of organic titanium chelate satisfied the requirement of low modulus

in the standard GB/T22083-2008"Classification and requirements for

building sealants".

【期刊名称】《粘接》

【年(卷),期】2018(039)004

【总页数】3页(P29-31) 【关键词】脱醇型;低模量;有机硅密封胶

【作 者】安静;张敬轩;赵景铎;杨震;杨潇珂

【作者单位】郑州中原思蓝德高科股份有限公司,河南 郑州 450007;郑州中原思蓝德高科股份有限公司,河南 郑州 450007;郑州中原思蓝德高科股份有限公司,河南

郑州 450007;郑州中原思蓝德高科股份有限公司,河南 郑州 450007;郑州中原思蓝德高科股份有限公司,河南 郑州 450007

【正文语种】中 文

【中图分类】TQ436+.6

有机硅密封胶具有卓越的耐候性，优良的耐高、低温等特性。其中脱醇型有机硅密封胶具有无腐蚀性、更环保等特点，并对各种基材都具有优良的密封粘接作用

[1～3]，因此在建筑、电子等领域得到了广泛应用 [4～6]。根据应力-应变特性，有机硅密封胶分为高、中和低模量3种类型。其中低模量类型具有在低应力下高弹性、高伸长率的特点，尤其适用于采光顶、高层建筑和大型混凝土设施等大跨度形变位移伸缩接缝的嵌缝密封 [7]。本研究以107硅橡胶为基胶，添加适量的填料、交联剂复配扩链剂、硅烷偶联剂和催化剂等制得单组分脱醇型低模量密封胶。并考查了增塑剂、扩链剂、交联剂、催化剂用量对脱醇型低模量密封胶性能的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料

羟基封端的聚二甲基硅氧烷（107硅橡胶）、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷、重质活性碳酸钙、有机钛螯合物，工业级，市售，烷氧基硅烷扩链剂，自制。

1.2 实验设备 SXJ-2L双行星动力混合试验机，广东省佛山市金银河机械设备有限公司；TH200型邵尔A硬度计，时代集团公司；厚度计（0～12.7 mm），上海六菱仪器厂；CMT4104电子万能拉力试验机，深圳新三思技术计量有限公司。

1.3 单组分脱醇型低模量密封胶的配制

基本配方为：100 g107硅橡胶，10～60 g二甲基硅油，80～150 g重质活性碳酸钙，1～6 g按一定配比复配的交联剂和扩链剂，1～5 g催化剂。

将计量的107硅橡胶、二甲基硅油和碳酸钙加入到双行星搅拌设备中，真空状态下搅拌均匀，再依次加入复配的交联剂和扩链剂、以及催化剂等，抽真空搅拌均匀后，灌装于硬支塑料管内密封保存。

1.4 性能测试

（1）表干时间：按照GB/T 13477.5-2002《建筑密封材料试验方法第5部分：表干时间的测定》标准进行测试。

（2）邵尔A硬度：按照GB/T 531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）》标准，采用邵尔A硬度计进行测试。

（3）拉伸模量：按照GB/T 22083-2008《建筑密封胶分级和要求》标准，采用拉力试验机进行测试（23 ℃下、测定100%伸长率时的定伸强度）。

（4）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》标准，采用拉力试验机进行测试[将密封胶制成（2.0±0.1）mm的厚度，在温度（23±2）℃、相对湿度（50±5）%的条件下养护7 d后，裁切成哑铃状试片]。

2 结果与讨论

2.1 增塑剂用量对密封胶性能的影响

在密封胶中添加适量的增塑剂，可以调整密封胶的黏度，改进施工流动性和对被粘物的润滑性，同时增加密封胶的塑性，可以使聚合物的硬度、模量下降，伸长率提高。硅酮密封胶常用的增塑剂是二甲基硅油，其结构与有机硅密封胶的基础聚合物极为类似，与基胶有良好的相容性。其用量对脱醇型低模量密封胶性能的影响如表1所示。

表1 增塑剂用量对密封胶性能的影响Tab.1 Effect of plasticizer content on

sealant properties?

由表1可知：随着二甲基硅油用量的增加，密封胶的100%定伸模量和拉伸强度逐渐降低，而伸长率与之相反。这是因为甲基硅油为非反应性增塑剂，在密封胶体系中对硅橡胶活性分子起稀释作用，可造成单位体积内的活性基团数目减少。随着添加量的增加，单位体积内聚合物分子链间的连接点数目减少，造成密封胶的交联密度变小，致使拉伸强度降低、伸长率增大。随着交联密度减少，密封胶的100%定伸模量不断减小，硬度也随之降低。综合对比，采用甲基硅油为50 g时的密封胶综合性能相对较好。

2.2 交联剂与扩链剂配比用量对密封胶性能的影响

交联剂是密封胶基础聚合物107由线型结构交联变为立体网状结构的关键成分。扩链剂的添加可使密封胶基础聚合物的分子链在交联的同时线性增加，并可有效减少交联点数量，降低交联密度，实现低模量。脱醇型密封胶的交联剂一般使用甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷等。本研究选用由甲基三甲氧基硅烷（a）与自制的烷氧基硅烷扩链剂（b）按4∶4质量比复配而成的交联剂，2者配比用量对低模量密封胶性能的影响如表所示。

表2 交联剂与扩链剂配比用量对密封胶性能的影响Tab.2 Effect of weight

ratio of of crosslinking agent（a） and chain extender（b） on sealant

properties注：“-”表示密封胶未完全固化，（a）为交联剂、（b）为扩链剂。?

由表2可知：随着交联剂用量不断增加，扩链剂用量不断减少，密封胶的表干时间缩短，而硬度、拉伸强度以及100%定伸模量不断增大，断裂伸长率随之降低。这是因为交联剂量的增加，可引起密封胶内的交联点逐渐增多，交联密度增加。而当交联剂用量不断减少，扩链剂用量不断增加，密封胶的表干时间延长，硬度、拉伸强度和100%定伸模量不断减小，断裂伸长率随之增长。但扩链剂量不适宜过大，当扩链剂量过大时，密封胶甚至不固化，这是因为交联剂量过少，网状的交联点变少，交联过程中反应活性较小，基础聚合物的端羟基大部分被扩链剂所取代。综合对比，交联剂与扩链剂质量比为4∶4时，密封胶的性能相对较佳。

2.3 催化剂用量对密封胶性能的影响

密封胶不添加催化剂时，基胶与交联剂的硫化不完全，各项力学性能达不到密封胶的实际使用要求。加入催化剂后，基胶在固化剂混合物的作用下，表干时间可以在十几分钟内达到，深层固化随之提高。考虑到脱醇型密封胶的贮存稳定性及环保性等要求，本研究选择钛络合物为催化剂，催化剂用量对低模量密封胶性能的影响如表3所示。

表3 催化剂用量对密封胶性能的影响Tab.3 Effect of catalyst content on

sealant properties?

由表3可知：随着催化剂用量的增加，密封胶的表干时间逐渐缩短，100%定伸模量逐渐减小，断裂伸长率、拉伸强度、硬度并无太明显差异，这是因为催化剂主要改变密封胶的固化速率，对密封胶力学性能的直接作用不大。通过对比发现，催化剂用量为3 g时的密封胶之各项性能相对最佳。

3 结论

以端羟基聚二甲基硅氧烷为基胶、甲基三甲氧基硅烷和自制烷氧基硅烷扩链剂复配作为交联剂、重质活性碳酸钙为补强填料以及有机钛螯合物为催化剂，制得了单组分脱醇型室温硫化低模量密封胶。结果表明，使用100 g（黏度为50 000 mPa·s）的107硅橡胶，当甲基硅油为50 g、交联剂由m（甲基三甲氧基硅烷）∶m（自制烷氧基硅烷扩链剂）=4∶4进行复配、重质活性碳酸钙为150 g、钛络合物为3

g时得到的脱醇型低模量密封胶，能够满足低模量的要求。

参考文献

[1]杨中文,王强华.单组分脱醇型有机硅密封胶的研制[J].有机硅材料,1997,11(3):7-9.

[2]杜伟.高强度硅橡胶粘接剂的研制[J].有机硅材料,2017,31(2):86-88.

[3]祝智敏,张银华,徐珊,等.醇型透明室温硫化硅橡胶的制备[J].有机硅材料,2017,31(2):98-102.

[4]冯圣玉,张洁,李美江,等.有机硅高分子及其应用[M].北京:化学工业出版社,2004,116-131．

[5]爱德华M.皮特里.胶黏剂与密封胶工业手册[M].北京:化学工业出版社,2005,15-26.

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[7]刘歆洁,胡洪国,陈春荣,等.低模量、高延伸率有机硅密封材料的研究进展[J].功能材料,2005,36(3):329-331．