触变性单组份聚氨酯密封胶的研制
李彦涛 刘素江X 刘自强 肖继君
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(河北省科学院能源研究所)
【摘要】本文叙述了单组份聚氨酯密封胶的固化原理,对影响其物理力学性能、触变性和贮存
稳定性的因素进行了研究,筛选出了较佳的配方。
【关键词】 触变性,聚氨酯,密封胶
近年来,建筑和汽车工业对密封胶的需求量不断增加。有机硅密封胶,原材料成本高,价
格昂贵。含有机溶剂的橡胶型密封胶,固化后收缩,密封性能不佳。聚氨酯密封胶成本仅是
有机硅的一半,性能又大大优于橡胶型密封胶。我们通过实验,对单组份聚氨酯密封胶的力
学性能、触变性和贮存稳定性进行了研究,筛选出了较佳的配方。
1 单组份密封胶的固化原理
单组份聚氨酯密封胶是通过聚氨酯预聚体和空气中湿气反应固化的,在20%相对湿
度,20℃温度下即可固化,不用计量混合,使用方便。其反应机理如下:
—NCO+H2O→—NHCONH—+CO
2
—NHCONH—+—NCO→—NHCONCONH—
预聚体同空气中或基质上的湿气反应生成脲,再进一步反应产生缩二脲交联,形成弹性
密封胶。
2 密封胶的制备
2.1 主要原材料与规格(表1)
2.2 密封胶制备工艺过程
先将各种填料、颜料烘干,烘干至规定水份,然后与聚醚在捏合机中捏合→三辊研磨机研
29第4期河北省科学院学报
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XX河北轻化工学院化工系
石家庄市科委
磨2～3遍→真空加热脱水→降温,在反应釜中缓慢加入TDI,反应一定时间→抽真空,灌装。
表1 主要原材料及规格
原材料名称规格
220聚醚国产:工业品
330聚醚国产:工业品
TDI
进口:工业品
沉淀
SiO2国产:工业品
轻质CaCO3国产:工业品
滑石粉国产:工业品
硅藻土国产:工业品
钛白粉进口:工业品
甲苯国产:工业品
二丁基锡二月桂酸酯国产:试剂
抗氧剂国产:工业品
3 结果与讨论
3.1 不同NCO%含量的影响
单组份聚氨酯密封胶中NCO%含量对胶的性能有较大影响。NCO%含量低,预聚体分
子量较高,胶的粘度大,胶的贮存期、适用期和固化时间长。固化后,胶的伸长率较高,抗张强
度较低。NCO%含量高,预聚体分子量较低,胶的粘度小,胶的贮存期,适用期和固化时间
短。固化后,胶的伸长率较低,抗张强度较高。不同NCO%对胶的性能的影响如表2所示。
表2 不同NCO%对胶的性能的影响
试验NCO%抗张强度(MPa)伸长率(%)
11.51.50206
231.85395
351.90323
46.52.05267
注:二羟基与三羟基聚醚摩尔数之比1∶0.5
3.2 二羟基与三羟基聚醚摩尔数之比对胶的性能的影响
二羟基与三羟基聚醚摩尔数之比对胶的性能也有较大影响。一般来说,二羟基与三羟基
的摩尔数之比大,则胶的伸长率提高,抗张强度下降。反之,抗张强度提高,伸长率下降。如
果完全使用二羟基聚醚,抗张强度低,不能满足要求,一般二羟基聚醚和三羟基聚醚混合使
用。二羟基聚醚与三羟基聚醚摩尔数之比对胶的性能的影响列于表3。
3.3 触变性实验
触变性是密封胶的一项重要性能指标,触变性对于在垂直面上施工的密封胶是非常重
要的。密封胶应在施工后到初步交联前保持其固有的几何形状,不能流淌。常用的触变剂有
气相SiO2,沉淀SiO2,轻质CaCO3,硅藻土,膨润土等,为了达到既能降低成本,又能防止密
30河北省科学院学报1996年
封胶流淌的目的,我们选用沉淀SiO2和轻质CaCO3做为触变剂,表4是触变剂的不同用量
对密封胶性能的影响。
表3 二羟基与三羟基聚醚摩尔数之比对胶的性能的影响
试验二羟∶三羟(摩尔比)抗张强度(MPa)伸长率(%)
11∶01.15283
21∶0.21.74345
31∶0.51.95398
41∶12.10328
注:NCO%=35
表4 不同触变剂用量对胶的性能的影响
试验编号触变剂含量(%)垂度(mm)挤出性
1151较好
2103较好
385好
458以上好、流淌
3.4 稳定性实验
单组份湿固化聚氨酯密封胶是胶层吸收空气中或被粘材料中水份发生脲基扩链和交联
反应而固化的。贮存期要求半年以上,提高稳存性的办法是尽量除尽组份体系中水份和控制
原料中活性杂质含量,本实验使用的聚醚、填料都经过干燥脱水,另外,不同聚醚生产厂家生
产聚醚质量不一样,同样品种的聚醚,其残留的微量活性杂质含量不一样,微量活性杂质能
促进凝胶反应,使稳定期缩短,所以,对使用不同厂家的聚醚,使用前要严格检验。
3.5 提高固化速度
如何提高固化速度是湿固化单组份密封胶的一大难题。其固化形式是空气中或被粘材
料中水份扩散进入胶层发生交联。如何提高水份扩散速度,改变基团活性和催化剂的种类和
用量是增加固化速度的关键,本实验采用的催化剂是二丁基锡二月桂酸酯,表5列出了不同
催化剂用量对密封胶(厚度1.5mm)固化时间的影响。催化剂用量增加,贮存稳定性变差,同
时考虑固化速度和贮存稳定性两种因素,我们选择催化剂的用量为0.5%。
表5 不同催化剂用量对固化时间的影响
实验序号催化剂用量(%)初固时间(h)
10.16
20.53
30.82
41.240分钟
3.6 较佳的配方及结果
31第4期李彦涛等:触变性单组份聚氨酯密封胶的研制
经过大量的实验,我们筛选出了较佳的配方如表6所示。
表6 较佳的配方
原材料规格及型号用量
聚醚多元醇分子量2000～3000100
TDI80/2017.5
触变填料国产:工业品18
滑石粉国产:工业品37.5
增塑剂国产:工业品6.0
有机锡催化剂试剂0.9
抗氧剂国产:工业品0.5
物理指标如下:
外观:白色或其它颜色。 拉伸强度:1.95
MPa
断裂伸长率:≥300。 触变性:良好,垂直面上施工不流淌,垂度≤2
mm
贮存稳定性:≥6个月
4 结论
从以上实验结果看,触变性单组份聚氨酯密封胶使用方便,性能优良,可以替代有机硅
密封材料,市场前景较好。
参考文献
〔1〕刘益军.聚氨酯工业.1993,(2):46
〔2〕US4539345,1985
〔3〕EP0103453,1984
〔4〕AdhesivesAge,V28,11(1985)
〔5〕屈增录.新型建筑材料.1992,(2):24
STUDYONMONO-COMPONENTTHIXOTROPIC
POLYURETHANESEALINGADHESIVE
LiYantao LiuSujiang LiuZiqiang XiaoJijiu
ABSTRACT Thisarticleintroducesthecuringmechanismofmono-component
polyurethanesealingadhesive.Theinfluencefactorsonitsmechanicalperformances,
thixotropyandstoragestabilityarestudied.Theoptimumfomulationisfound
.
Keywords Thixotropy,Polyurethane,Sealingadhesive
32河北省科学院学报1996年
