岑祚遠(yuǎn)，全文高，彭小琴，陳炳耀

（1.廣東三和控股有限公司，廣東 中山 528429；2.廣東阜和實(shí)業(yè)有限公司，廣東 中山 528434；3.廣東三和化工科技有限公司，廣東 中山 528429）

高耐候性單組分硅酮密封膠的研究

岑祚遠(yuǎn)2，全文高1，彭小琴1，陳炳耀3

（1.廣東三和控股有限公司，廣東 中山 528429；2.廣東阜和實(shí)業(yè)有限公司，廣東 中山 528434；3.廣東三和化工科技有限公司，廣東 中山 528429）

采用107膠、無(wú)機(jī)填料、偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑、催化劑等原料制備單組分硅酮耐候密封膠，研究了催化劑用量、偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑、無(wú)機(jī)填料對(duì)密封膠性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)催化劑用量為1.2質(zhì)量份時(shí)，密封膠的力學(xué)性能和耐候性能最佳；使用復(fù)配的偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑、無(wú)機(jī)填料，密封膠具有優(yōu)良的力學(xué)性能；復(fù)配偶聯(lián)劑在基料降溫時(shí)加入，密封膠具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐候性能。

高耐候；硅酮密封膠；性能

硅酮密封膠是以聚硅氧烷為主要成分的非定型彈性體密封膠，因其具有優(yōu)異的粘接性、耐熱性、化學(xué)惰性和物理力學(xué)性能等，且基材適用度高，因此被廣泛用于幕墻粘接、門窗粘接密封、道路、橋梁填縫密封等。耐候型填縫密封膠主要用于玻璃、鋁材、石材的等基材的粘接及填縫密封，一般處于室外等環(huán)境下，容易老化，需具有優(yōu)異的耐氣候、耐老化性能[1～3]。本文以107硅橡膠為基膠，配以填料、各種助劑制備中性脫酮肟型硅酮耐候密封膠，考查了填料、助劑對(duì)硅酮耐候密封膠耐候性及其它性能的影響，制備耐候性能優(yōu)異的硅酮耐候密封膠。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料及設(shè)備

107硅橡膠，工業(yè)級(jí)，廣州市博順化工有限公司；納米碳酸鈣，工業(yè)級(jí)，江西九峰碳酸鈣有限公司；甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷，工業(yè)級(jí)，荊州市江漢精細(xì)化工有限公司；仲胺基類硅烷偶聯(lián)劑，工業(yè)級(jí)，浙江沸點(diǎn)化工有限公司；增塑劑，工業(yè)級(jí)，深圳市特別科技有限公司；KAT 245催化劑，工業(yè)級(jí)，廣州堅(jiān)毅化工進(jìn)出口貿(mào)易有限公司；鈦白類色漿，自制。

QF-5實(shí)驗(yàn)型強(qiáng)力分散機(jī)，佛山市金銀河機(jī)械設(shè)備有限公司；YLJ-5實(shí)驗(yàn)型壓料機(jī)，佛山市金銀河機(jī)械設(shè)備有限公司；NX-5高速分散釜，廣東省佛山市諾星機(jī)械設(shè)備有限公司；ZL1009A雙柱拉力材料試驗(yàn)機(jī)，東莞市正藍(lán)精密儀器有限公司；邵氏A型硬度計(jì)，天發(fā)試驗(yàn)機(jī)械有限公司。

1.2 耐候硅酮密封膠制備

將100份（質(zhì)量份，下同）107硅橡膠，50～80份填料，20份增塑劑，10份色漿投入高速分散機(jī)中，高溫?cái)嚢璺稚⒚撍?～4 h制得基料；

A：待基料降溫至70 ℃以下加入7～9份交聯(lián)劑，攪拌分散均勻后加入2～4份偶聯(lián)劑分散均勻，再加入0.5～2份催化劑攪拌分散30 min即可；

B：在基料降溫過(guò)程中加入2～4份偶聯(lián)劑并攪拌分散，至溫度50 ℃以下后加入7～9份交聯(lián)劑，攪拌分散均勻后加入0.5～2份催化劑攪拌分散30 min即可。

1.3 性能測(cè)試

表干時(shí)間：按GB/T 13477.5—2003測(cè)試；

固化速度：使用固化深度板檢測(cè)樣品在標(biāo)準(zhǔn)條件下24 h固化深度；

硬度測(cè)試：按GB/T531—1999采用邵氏A型硬度計(jì)測(cè)試；

拉伸強(qiáng)度、拉伸伸長(zhǎng)率：按GB/T528—1998在拉力試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試；

熱老化試驗(yàn)：按GB/T14683—2003《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》規(guī)定方法測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 交聯(lián)劑對(duì)密封膠綜合性能的影響

交聯(lián)劑對(duì)硅酮密封膠綜合性能的影響見(jiàn)表1。由表1可以看出，乙烯基三丁酮肟基硅烷作交聯(lián)劑密封膠表干時(shí)間短，但固化速度慢；甲基三丁酮肟基硅烷作交聯(lián)劑密封膠表干時(shí)間長(zhǎng)，固化速度慢；復(fù)配交聯(lián)劑密封膠表干時(shí)間適中，固化速度較快。這是因?yàn)橐蚁┗燃谆顫?，與空氣中的水分反應(yīng)迅速。當(dāng)密封膠的表干過(guò)快時(shí)，其表層迅速吸收水分反應(yīng)，分子鏈緊密分布，形成了三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻礙了水分進(jìn)一步向里層擴(kuò)散，因此密封膠的固化速度受到影響[4]。綜上所述，合理比例復(fù)配的交聯(lián)劑綜合性能更佳。

表1 交聯(lián)劑對(duì)硅酮密封膠綜合性能的影響Tab.1 Effect of crosslinking agents on properties of silicone sealant

2.2 偶聯(lián)劑對(duì)密封膠耐候性能的影響

偶聯(lián)劑對(duì)硅酮密封膠耐候性能的影響見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，加入仲胺基類硅烷偶聯(lián)劑密封膠粘接性能和耐老化性能很好，仲胺基活性較低是其中一個(gè)重要因素，因此，仲胺基類硅烷偶聯(lián)劑是制備耐候性硅酮密封膠較理想的選擇。在本實(shí)驗(yàn)中，B法在降溫過(guò)程中加入硅烷偶聯(lián)劑較A法制備耐候硅酮密封膠的粘接性能、耐候性能優(yōu)越，是由于溫度較高，硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)速度快，需要嚴(yán)格控制反應(yīng)的溫度。綜上所述，仲胺基類硅烷偶聯(lián)劑在控制溫度50 ℃內(nèi)的基料先于交聯(lián)劑添加并分散是較理想制備高耐候硅酮密封膠的方式。

表2 偶聯(lián)劑對(duì)硅酮密封膠耐候性能的影響Tab.2 Effect of coupling agents on the weathering resistance of silicone sealant

2.3 無(wú)機(jī)填料對(duì)密封膠耐候性能的影響

填料對(duì)密封膠耐候性能的影響見(jiàn)表3。從表3可見(jiàn)，氣相二氧化硅對(duì)密封膠補(bǔ)強(qiáng)效果和耐候性能均優(yōu)于納米碳酸鈣。其原因是氣相法二氧化硅與聚二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)相似，2者之間的作用力可以相互形成氫鍵，而納米碳酸鈣與密封膠之間相互作用主要以物理吸附為主[5]。

將納米碳酸鈣與氣相法二氧化硅配合用作密封膠的補(bǔ)強(qiáng)填料，充分利用物理吸附和化學(xué)氫鍵的作用，能更大限度地增加密封膠的耐候性能及硬度、強(qiáng)度等力學(xué)性能。

表3 填料對(duì)密封膠耐候性能的影響Tab.3 Effect of fillers on weathering resistance of sealant

2.4 催化劑用量對(duì)密封膠性能的影響

對(duì)于脫酮肟型耐候密封膠，催化劑主要是有機(jī)錫類和有機(jī)鈦類，但一般都選用有機(jī)錫類，因其對(duì)密封膠的固化速度、力學(xué)性能改善效果較好，但不符合環(huán)保要求，因此本實(shí)驗(yàn)采用符合環(huán)保要求的非有機(jī)錫類的KAT 245替代有機(jī)錫類催化劑。由圖1可以看出，當(dāng)KAT 245少于1份時(shí)，密封膠拉伸性能均隨其用量增加而增強(qiáng)，當(dāng)KAT 245用量大于1.4份時(shí)，密封膠的拉伸性能出現(xiàn)明顯下降，熱老化測(cè)試出現(xiàn)黃變、干膠等現(xiàn)象。綜上所訴，當(dāng)催化劑KAT 245的用量為1.2份時(shí)，密封膠的耐候性能最佳。

圖1 催化劑用量對(duì)密封膠性能的影響Fig.1 Effect of catalyst amount on sealant properties

3 結(jié)論

（1）以107膠為基膠，納米碳酸鈣和氣相法二氧化硅為復(fù)合填料，仲烷基類硅烷助劑為偶聯(lián)劑，甲基、乙烯基復(fù)合硅烷助劑為交聯(lián)劑，KAT245為催化劑可制得一種環(huán)保脫酮肟型高耐候性能的硅酮密封膠。

（2）當(dāng)在107膠和復(fù)合填料制成的基料降溫過(guò)程添加仲胺基類硅烷偶聯(lián)劑，催化劑KAT245用量為1.2份時(shí)，制得的硅酮密封膠綜合耐候性能最佳，熱老化測(cè)試無(wú)開(kāi)裂、黃變等現(xiàn)象。

[1]幸松民,王一璐.有機(jī)硅合成工藝及產(chǎn)品應(yīng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000.600-620.

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[3]李義濤,黃明富,劉新?tīng)q,等.單組分耐候型室溫硫化硅橡膠的研制[J].膠體與聚合物,2014,32(3)：129-131.

[4]黃應(yīng)昌,呂正蕓.彈性密封膠與膠粘劑[M].北京：化學(xué)化工出版社,2003.

[5]彭婭.納米碳酸鈣填充室溫硫化硅橡膠性能及其補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理的研究[D].成都：四川大學(xué),2004.

Study on one component silicone sealant with high weatherability

CEN Zuo-yuan2, QUAN Wen-gao1, PENG Xiao-qin1, CHEN Bing-yao3
(1.Guangdong Sanvo Holdings Co., Ltd., Zhongshan, Guangdong 528429, China; 2.Guangdong Fuvo Industrial Co., Ltd., Zhongshan, Guangdong 528434, China; 3.Guangdong Sanvo Chemical Technology Co., Ltd., Zhongshan, Guangdong 528429, China)

A one-component silicone sealant was prepared with 107 silicone rubber, inorganic fillers, cross-linkers, coupling agents and catalyst as the raw materials.The effects of catalyst amount, coupling agents, cross -linkers and inorganic fillers were investigated. The results showed that the mechanical properties and weather resistance of the sealant were the best when the catalyst amount was 1.2 parts; when used compound coupling agent, compound cross-linker and compound inorganic filler, the silicone sealant had good mechanical properties; when the compound coupling agent was added during cooling the base material, the sealant had excellent mechanical properties and weather resistance. This sealant is an ideal silicone sealant product with high weather resistance .

high weather resistance; silicone sealant; performance.

TQ 436+.6

A

1001-5922（2017）01-0058-03

2016-07-05

岑祚遠(yuǎn)（1991-），男，助理工程師，主要從事有機(jī)硅酮密封膠的研究。E-mail：czy804857@163.com。