郭　煥，呂政昊

（營口市遼河化工研究所有限公司，遼寧 營口 115000）

裝配式建筑是將建筑物的墻體、樓板、飄窗和樓梯等構件在工廠制成鋼筋混凝土預制件，然后運送到施工現(xiàn)場，通過吊裝、組裝和拼接等方式進行施工的一種形式[1]。而我國傳統(tǒng)的建筑方式仍是混凝土澆筑，存在施工周期較長、成本難以控制等缺陷，長期阻礙了工業(yè)化發(fā)展進程[2,3]。在低碳經濟、綠色建筑等新趨勢的引導下，我國正在大力扶持和推廣預制裝配式建筑，裝配式建筑已成為未來建筑發(fā)展的主要方向之一。

隨著建筑物材質與結構的改變，構件接縫的間距會增大，造成接縫的位移量增加，這就要求使用具有一定回彈率的密封膠。預制混凝土為多孔性材料，混凝土本身呈堿性，很難粘接[4]，若使用普通的密封膠，其粘接面上會承受較大位移形變，容易發(fā)生密封膠破裂。通常建筑接縫使用的是硅酮密封膠、聚氨酯密封膠和聚硫密封膠等這類具有彈性的密封膠。然而傳統(tǒng)的硅酮膠有未參與反應的物質，長期暴曬會引起小分子物質滲出，隨著時間的推移，這種污染會更加嚴重；而聚氨酯類密封膠在施工時會散發(fā)出刺鼻氣味，隨著季節(jié)變換，聚氨酯類密封膠耐候性會變差；聚硫密封膠由于耐久性和抗形變位移能力較小，長期使用易受分子中不穩(wěn)定的二硫鏈節(jié)的影響，出現(xiàn)壓縮和伸長的永久變形逐漸增大、表面出現(xiàn)龜裂等不足[5]。本研究針對裝配式建筑要求研發(fā)出一種硅烷封端聚醚的改性硅烷密封膠，簡稱MS密封膠。

1　實驗部分

1.1　主要原料

MS聚合物（S203H、S303H），日本鐘淵化學工業(yè)株式會社；鄰苯二甲酸二異癸酯（DIDP），鄰苯二甲酸二異壬酯（DINP），美國?？松梨谑凸荆秽彵蕉姿岫刘ィ―OP），江蘇宏信化工有限公司；聚丙二醇（PPG3000），江蘇省海安石油化工廠；活性納米碳酸鈣，竹原化學工業(yè)株式會社；重質碳酸鈣，歐米亞公司；鈦白粉，云南澤昌鈦業(yè)有限公司；聚酰胺蠟，克雷威利（廣州）化工有限公司；氫化蓖麻油，廣州潤權化工有限公司；疏水氣相二氧化硅，贏創(chuàng)特種化學（上海）有限公司；膨潤土，沈陽泰歐克化工有限公司；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，南京聯(lián)硅化工有限公司；螯合錫（U-220H），日東化成株式會社。

1.2　主要儀器

KXJ系列雙行星混合攪拌機，無錫科越化工機械廠；ZXZ-2型旋片式真空泵，臺州市黃巖匯豐真空設備廠；CMT6104拉力機，美特斯工業(yè)系統(tǒng)（中國）有限公司；SHO 45D型恒定濕熱試驗箱，杭州藍天化驗儀器廠。

1.3　密封膠的制備

將S203H、S303H、DIDP、活性納米碳酸鈣、重質碳酸鈣、鈦白粉及觸變劑等加入到攪拌釜加熱至90～100 ℃，真空-0.1 MPa下脫水1.5 h。待混合完后降溫至50 ℃，加入除水劑、偶聯(lián)劑等繼續(xù)真空攪拌15 min，最后加入催化劑攪拌10 min，出料。

1.4　性能測試

（1）拉伸粘接性：按GB/T528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定》標準，采用拉力機進行測試（制成啞鈴型試片，測定試件拉伸至破壞時的斷裂伸長率）。

（2）擠出性：按照GB/T13477.4-2002《建筑密封材料試驗方法第4部分：原包裝單組分密封材料擠出性的測定》標準進行測試（選用內徑6 mm的噴嘴，將密封膠擠入裝有水的量筒內，計算一定時間內擠出量筒水位變化即為密封膠的體積）。

（3）下垂度（垂直）：按照GB/T13477.7-2002《建筑密封材料試驗方法第7部分：低溫柔性的測定》標準進行測試（模具選用a型，試件在（50±2）℃的恒溫箱內放置4 h）。

（4）貯存穩(wěn)定性：將密封膠放入90 ℃的恒溫干燥箱內進行高溫老化，24 h后取出，室溫放置2 h后測試稠度。

（5）稠度：按GB/T1749-1979（1989）《厚漆，膩子稠度測定法》標準進行測試（取定量體積試樣，在固定壓力下經過一定時間后，以試樣流展擴散的直徑表示）。

（6）表干時間：按照GB/T13477.5-2002《建筑密封材料試驗方法 第5部分：表干時間的測定》標準中方法B進行測試（將試樣填滿模框，刮刀刮平，手指接觸3個不同部位，直到無試樣粘附在手指上）。

2　結果及討論

2.1　MS聚合物對密封膠力學性能的影響

MS聚合物是一種硅烷封端聚醚的交聯(lián)聚合物，而分子主鏈仍是柔性的聚醚長鏈結構，由此賦予了密封膠良好的延伸性、抗疲勞性及抗位移形變能力，而端基的硅氧鍵經濕氣固化形成了Si-O-Si鍵，繼承了硅酮膠的耐候、耐老化等性能。見式（1)。

式中，R為C1～2的 烷基；R'為Me或 Et。

本研究采用低模量的S203H、中模量的S303H作為MS聚合物，低模量可賦予密封膠良好的延伸性及抗位移能力，中模量可以增加密封膠的拉伸強度及粘接性。不同模量的MS聚合物進行復配后對密封膠力學性能的影響如表1所示。

表1　MS聚合物對密封膠性能的影響Tab.1　Effects of MS polymers on sealant properties

由表1可知：當S203H與S303H的質量比為60∶40時，伸長率相對最大，模量較低，而低模量可減少密封膠的內應力，增大伸長率，防止膠層開裂，保持良好的粘接密封性能。

2.2　增塑劑的種類及用量對密封膠性能的影響

增塑劑的主要作用是降低物料的黏度，增加密封膠的柔韌性和伸長率，降低成本。本研究考查了100 g基料下不同增塑劑及用量對密封膠性能的影響（如表2和表3所示）。

表2　增塑劑種類對密封膠性能的影響Tab.2　Effects of types of plasticizer type on sealant properties

由表2可知：PPG3000作為增塑劑制得的密封膠強度較高，伸長率相對最大，而DIDP性能也較好，但是鄰苯類增塑劑非環(huán)保型，且其體系中的官能團會發(fā)生酯交換反應，從而產生異味[6]。PPG3000與硅烷改性聚醚有較好的相容性，高分子質量賦予了密封膠良好的柔曲性，具有較強的抗位移能力，所以本研究選取PPG3000作為增塑劑。

表3　增塑劑用量對密封膠性能的影響Tab.3　Effects of amount of plasticizer amount on sealant properties of sealant

由表3可知：隨著增塑劑用量增加，拉伸強度呈下降態(tài)勢，而斷裂伸長率先增加后降低，當增塑劑用量為90 g時，斷裂伸長率達到相對最大，所以增塑劑最佳用量為90 g較適宜。

2.3　觸變劑的種類及用量對密封膠性能的影響

密封膠在填充裝配式建筑接縫時，多采用立面施工，這既要保證密封膠的易擠出性，又要保證不流掛，故而對密封膠的觸變性提出了要求。本研究考查了不同觸變劑在等質量時對密封膠擠出性及下垂度的影響（如表4所示）。

由表4可知：氫化蓖麻油增稠效果顯著，但觸變效果不如聚酰胺蠟，在撤去外力后密封膠仍會流出。故本研究選取聚酰胺蠟作為密封膠觸變劑。

由表5可知：隨著聚酰胺蠟用量的增加，密封膠的黏度增大，當用量為2%時，膠料易擠出，但會出現(xiàn)下垂現(xiàn)象；當用量為5%時，擠出困難，不符合建筑密封膠標準，所以本研究認為，選取聚酰胺蠟用量為3%較適宜。

表4　觸變劑種類對密封膠性能的影響Tab.4　Effects of types of thixotropic agents type on sealant properties

表5　觸變劑用量對密封膠性能的影響Tab.5　Effects of amount of thixotropic agents on properties of sealant

2.4　催化劑用量對密封膠性能的影響

密封膠的表干時間及貯存穩(wěn)定性與催化劑用量有很大的關系。本研究采用高活性的螯合錫作為低模量密封膠的催化劑?？疾榱舜呋瘎┯昧繉γ芊饽z表干時間及貯存穩(wěn)定性的影響（如表6所示）。

表6　催化劑用量對密封膠性能的影響Tab.6　Effects of amount of catalyst amount on sealant properties of sealant

由表6可知：隨著催化劑用量的增加，表干時間縮短，貯存穩(wěn)定性變差?？紤]到建筑大面積施工，應給施工者保留可操作時間進行表面修整，故本研究選取催化劑的相對最佳用量為1%。

2.5　除水劑用量對密封膠性能的影響

本研究采用乙烯基三甲氧基硅烷作為除水劑，以此清除密封膠中填料多余的水分并延長密封膠的貯存期。其作用機理是端硅烷基與密封膠中的濕氣發(fā)生水解反應形成硅醇基，再經縮合反應形成Si-O-Si鍵。除水劑用量對密封膠性能的影響如表7所示。

表7　除水劑用量對密封膠性能的影響Tab.7　Effects of amount of dehydration agent amount on sealant properties of sealant

由表7可知：在90℃老化試驗下，隨著除水劑用量的增加，雖然密封膠貯存穩(wěn)定性在增加，但當用量大于3%時，對密封膠固化過程影響較大，如果膠體本身含水量較少，在固化過程中會消耗一部分濕氣，甚至出現(xiàn)密封膠固化后表皮不干、發(fā)黏等現(xiàn)象。所以選擇除水劑用量為2%較適宜。

3　結論

（1）選取不同模量的MS聚合物進行復配 ， 當m（S203H）∶m（S303H）=60∶40、增塑劑選取環(huán)保型PPG3000（用量為90 g）時，可獲得低模量高伸長率的密封膠。

（2）選用聚酰胺蠟為觸變劑，用量為3 g時的觸變效果相對最佳。

（3）綜合考慮催化劑及除水劑對表干時間和貯存穩(wěn)定性的影響，本研究認為，選取催化劑用量為1 g、除水劑為2 g時的密封膠性能相對最佳。

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