劉建國 楊志武

（1.天津市化學工業(yè)學校，天津300131；2.河北省文安縣福利工業(yè)公司，文安065800）

1.前言

丁基橡膠防水密封膠粘帶廣泛使用在汽車、工業(yè)、建筑等各個行業(yè)中?？捎糜谠谄囇b配中的粘接密封、地鐵隧道結構施工縫的密封防水處理、防水工程的接口處、異型材料相互粘結的防水處理、民用住宅門窗的氣密性防水處理和通風管道的裝飾防水、地下防水、屋面防水等工程；可作為家用空調、通風設備和船舶領域的管路阻尼減震，能有效減少聲音的震動，達到降噪效果。

目前，市場防水密封膠粘帶的膠料有瀝青改性、熱熔膠改性和丁基橡膠改性等品種。瀝青改性的膠料具有價格低的特點，主要存在耐高低溫差、含有苯并芘等多種有害物質；熱熔膠改性的膠料具有較高附著力的特點，同時也存在耐高低溫差；丁基橡膠改性的膠料具有耐高低溫性、耐候性、耐老化性及防水性等特點。

丁基橡膠防水密封膠粘帶膠料，以往生產廠家為了降低成本，以丁基再生膠為主要原料,配以其他助劑制成膠帶，造成膠帶不環(huán)保及性能不穩(wěn)定。環(huán)保型丁基橡膠防水密封膠帶，以丁基橡膠為主要原料，配以其他助劑，通過先進工藝加工制成的一種永不固化型自粘防水密封膠帶，對各種材質表面都有極強的粘結力，同時具有優(yōu)良的耐候性、耐老化性及防水性，對被粘物表面起到密封、減震、保護等作用。該產品完全不含溶劑，所以不收縮、不會散發(fā)有毒氣體。因其永不固化，故對被粘物表面熱脹冷縮和機械形變有極佳的追隨性，是一種極為先進的防水密封材料。

本文介紹按照JC/T 942-2004《丁基橡膠防水密封膠粘帶》、ROHS 2011/65/EU 及修訂指令（EU）2015/863 附錄II 的要求，進行一系列試驗，試驗出環(huán)保型丁基橡膠防水密封膠粘帶的膠料。

2.技術要求

JC/T 942-2004《丁基橡膠防水密封膠粘帶》的物理化學性能見表-1， ROHS 2011/65/EU 及修訂指令（EU）2015/863 附錄II 的要求見表-2（有害物限制量）。

表-1 丁基橡膠防水密封膠粘帶物理化學性能

表-2 ROHS 2011/65/EU 及修訂指令（EU）2015/863 附錄II 的有害物限制清單

3.實驗

3.1 原材料

丁基橡膠.1751，北京燕山石化；低分子量聚異丁烯.韓國大林；高分子量聚異丁烯.德國巴斯夫；滑石粉.325 目，遼寧品冠；C5 樹脂.大慶華科；軟化劑.河北瑞浩；其它配合劑均為橡膠工業(yè)常用國產原材料。

3.2 基本配方

丁基橡膠100；聚異丁烯150～250(變量)；滑石粉200～500(變量)；軟化劑20～40(變量)；增粘樹脂C5 30～50(變量)；其它配合劑10。

3.3 試驗方法

3.3.1 膠料混煉、捏合

首先在橡膠密煉機進行混煉，將丁基橡膠和部分滑石粉、部分軟化劑進行混煉，混煉均勻后排膠，制成丁基橡膠母膠。

把丁基橡膠母膠膠料加入捏合機進行捏合，依次投入樹脂、聚異丁烯、剩下的部分滑石粉、部分軟化劑和其它配合劑，捏合均勻后過濾排膠，制成丁基橡膠防水密封膠粘帶膠料。

3.3.2 膠料檢測

丁基橡膠防水密封膠粘帶膠料物理化學性能，委托國家建筑材料測試中心進行檢驗，檢驗報告見表-3；丁基橡膠防水密封膠粘帶膠料檢測ROHS 2011/65/EU 及修訂指令（EU）2015/863 附錄II 的主要清單，委托譜尼測試科技（天津）有限公司進行檢驗，檢驗報告見表-4，表-5。

設立兩級考核標準：以創(chuàng)業(yè)項目原型與風險投資計劃書為初級考核標準，教師與其他課程老師進行初步篩選，從中選出若干優(yōu)秀的進行二級考核篩選；以模擬風投路演的風險投資金額為主要的二級考核依據(jù)，學生將在模擬風投路演中展示自己創(chuàng)業(yè)計劃，教師請的風險投資家將會根據(jù)計劃給出自己投資金額。

表-3 丁基橡膠防水密封膠粘帶膠料物理化學性能

表-4 丁基橡膠防水密封膠粘帶按照（EU）2015/863 附錄II（新增有害物限制）檢測報告

-5 丁基橡膠防水密封膠粘帶ROHS 2011/65/EU（有害物限制）檢測報告

4.結果與討論

4.1 性能要求

丁基橡膠防水密封膠粘帶要符合建材行業(yè)標準，經檢驗，膠料的持粘性、耐熱性、剝離強度、剝離強度保持率（熱處理）、剝離強度保持率（堿處理）、剝離強度保持率（浸水處理），檢驗結果符合JC/T 942-2004 中M 類的技術要求，檢驗結果見表-3。環(huán)保標準按照ROHS 測試，經檢驗，檢驗結果符合ROHS 2011/65/EU 及修訂指令（EU）2015/863 附錄II 的清單要求，即該產品符合歐盟有害物質含量限量標準。

4.2 性能與配方的關系

4.2.1 密度

密度為一般膠粘帶制品必不可少的性能指標，一般密度要求1.5±0.1mg/m3, 密度的設計是首先要查出配方中各種材料的密度，計算出的理論密度，使其基本符合設計要求。如果理論密度與設計值相差較大，可從配方調整補強填充劑等組分的品種和用量，直至從設計角度基本符合要求。為符合密度要求可選用白炭黑、輕鈣、滑石粉等填料，但是要控制用量，用量多了能降低成本，會影響膠料性能，所以要合理控制填充劑的用量。

4.2.2 持粘性

丁基橡膠防水密封膠粘帶屬于壓敏膠帶，膠粘帶膠料本身的粘彈性以及對被粘材料表面的潤濕性是產生對壓力敏感的主要原因。膠粘帶的持粘性標準為≥20 min。增加主體材料的分子量，可以增加材料的內聚力，提高粘接強度。但分子量大會阻滯潤濕和分散，不利于流動和潤濕，降低初粘力。但分子量低時，內聚強度差，剝離時容易發(fā)生內聚破壞。選用增粘樹脂和聚異丁烯能提高膠粘帶的持粘性，低分子量聚異丁烯是一種穩(wěn)定的合成不干性增粘軟化劑，具有不同的分子質量和粘度、較好的相容性和永久粘合性，可提高膠粘帶的潤濕、初粘力，碳5 樹脂具有較好的降凝增粘和改善粘度系數(shù)的性能，具有很好的粘接性，耐酸、耐堿、抗老化、耐候等優(yōu)異的性能。丁基膠粘帶中加入碳5 樹脂能夠提高膠粘帶的持粘性。

耐熱性是膠粘帶的重要性能指標，耐熱標準80℃，2h，無流淌、龜裂、變形。丁基橡膠防水密封膠粘帶主要由丁基橡膠、聚異丁烯、填充劑及軟化劑等組成，屬于不交聯(lián)不干性混合膠。丁基橡膠不飽和度很低，而聚異丁烯為飽和聚合物，加上二者分子鏈的不活潑性，其具有優(yōu)異的耐熱和抗氧化性能。但聚異丁烯分低、中和高分子量。低分子量聚異丁烯常溫下呈液體狀，降低膠料的粘度，在耐熱試驗中易流淌，所以要控制低分子量聚異丁烯用量。膠粘帶膠料所用填料不會降低阻尼塊的耐熱性。軟化劑是影響膠粘帶耐熱性的主要因素，因為軟化劑在膠粘帶膠料中用量較大，且本身的分子量較低，并含有一定量的不飽和基團或易揮發(fā)的雜質，在受熱時會氧化分解、揮發(fā)，其相應的膠粘帶表面受熱時就會出現(xiàn)硬化、干裂現(xiàn)象。軟化劑在阻尼塊中用量過大，降低膠料的粘度，在耐熱試驗中易流淌，使耐熱性能達不到標準。所以在膠粘帶膠料配方中，選擇聚異丁烯時采用低分子量和高分子量并用，提高膠粘帶耐熱性。

4.2.4 剝離強度

膠粘帶剝離強度是粘貼在一起的材料，從接觸面進行單位寬度剝離時所需要的最大力。它反應材料的粘結強度，是粘合性能時最重要的指標，膠粘帶的剝離強度標準為≥0.6N/mm。影響膠粘帶剝離強度的主要因素是膠粘帶膠料中聚異丁烯和增粘樹脂的用量。聚異丁烯本身分子結構的完全不定形性決定了它是膠粘帶膠料理想的永久性增粘劑。當丁基橡膠為100 份，聚異丁烯選擇150～250 份、碳5 樹脂選擇30～50 份，膠粘帶的剝離強度能達到0.6N/mm 以上。隨著聚異丁烯和碳5 樹脂用量大，粘接強度大，但膠粘帶的粘性愈大，對捏合和擠出加工愈不利。

4.2.5 膠料環(huán)保

膠粘帶屬于化學工業(yè)，某些原料中帶有一些、有毒性、有污染不環(huán)保的物質，特別有的廠家大量使用的廢舊丁基再生膠、瀝青、廢機油等不環(huán)保材料生產膠粘帶，造成膠粘帶存在多種重金屬和多環(huán)芳香烴。重金屬在進入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后就會存留、積累和遷移，造成危害。重金屬在人體內能和蛋白質及各種酶發(fā)生強烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中富集，如果超過人體所能耐受的限度，會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，對人體會造成很大的危害。

環(huán)保型丁基橡膠防水密封膠粘帶膠料配方設計，是按照ROHS 2011/65/EU 及修訂指令（EU）2015/863 附錄II 的清單要求進行設計的。在選擇橡膠和配合劑時符合ROHS 標準，生產過程環(huán)保，生產的丁基橡膠防水密封膠粘帶經過國家建材質量檢測中心的和譜尼測試科技（天津）有限公司檢測，各項技術指標和環(huán)保指標均達標。

5.結論

環(huán)保型丁基橡膠防水密封膠粘帶是以丁基橡膠為主要原料，配以其他助劑，通過先進工藝加工制成的一種終生不固化型自粘防水密封膠帶，對各種材質表面都有極強的粘結力，同時具有優(yōu)良的耐候性、耐老化性及防水性，對被粘物表面起到密封、減震、保護等作用。該產品環(huán)保，使用后不收縮、不會散發(fā)有毒氣體。因其終生不固化，故對被粘物表面熱脹冷縮和機械形變有極佳的追隨性，是一種極為先進的防水密封材料。

環(huán)保型丁基橡膠防水密封膠粘帶的研制，是和河北文安福利工業(yè)公司共同聯(lián)合進行研發(fā)的，利用工廠的生產設備、檢測儀器及資金，共同完成。