摘 要：針對(duì)大型建筑節(jié)能保溫系統(tǒng)用耐老化膠粘劑的制備方法及其應(yīng)用性能進(jìn)行研究。使用恒溫水浴鍋和四口燒瓶作為主要發(fā)生裝置，逐步加入預(yù)聚物材料，調(diào)節(jié)水浴溫度及攪拌速率，得到膠粘劑種子溶液，加入活性稀釋單體以及助劑等得到膠粘劑樣品，進(jìn)行基材粘接與養(yǎng)護(hù)處理后，制備膠粘劑樣品進(jìn)行性能測(cè)試。

結(jié)果表明，膠粘劑樣品表現(xiàn)出的固含量和固化速率滿(mǎn)足大型建筑節(jié)能保溫系統(tǒng)用標(biāo)準(zhǔn)，粘接性及耐老性均具有較高的水平。在大型建筑節(jié)能保溫建設(shè)工程實(shí)踐中具有良好的推廣意義。

關(guān)鍵詞：膠粘劑制備；膠粘劑性能；大型建筑節(jié)能保溫系統(tǒng)；耐老化膠粘劑；制備方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ437 + .1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2024）11-0012-04

Study on preparation and properties of a special adhesivefor anti aging building energy saving insulation board

LI Yifeng 1 ，ZHAO Na 1 ，WANG Jicheng 1 ，XU Hongzhuang 2

（1. Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou 014010，Neimenggu China；2. Qiqihar Experimental Middle School，Qiqiher 161000，Heilongjiang China）

Abstract：To study the preparation method and application performance of aging resistant adhesives for energy-sav?ing and insulation systems in large buildings. Using a constant temperature water bath and a four necked flask asthe main generating device，the prepolymer material was gradually added，the water bath temperature and stirringrate were adjusted to obtain the adhesive seed solution，the active dilution monomer and additives were added to ob?tain the adhesive sample，and the adhesive sample was prepared for performance testing after substrate bonding andcuring treatment. The experimental results showed that the solid content and curing rate of the adhesive sample metthe standards for large building energy-saving insulation systems，and the adhesive and aging resistance were bothat a high level. It has good promotion significance in the practice of large-scale building energy-saving and thermalinsulation construction projects.

Key words：adhesive preparation；large building energy-saving and insulation systems；aging resistant adhesive；adhesive performance；preparation method

在大型建筑中，節(jié)能保溫系統(tǒng)不僅能夠顯著提高 建筑物的保溫性能，還能夠防止在施工過(guò)程中保溫板脫落的問(wèn)題，從而提高建筑物的施工性能 [1-2] 。對(duì)此，很多研究人員提出了膠粘劑的制備方法。如在現(xiàn)有膠粘劑制備方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)制備膠粘劑 [3] 。針對(duì)豆粕膠粘劑的制備方法進(jìn)行研究，并對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試 [4] 。針對(duì)在芳綸涂布紙領(lǐng)域中，膠粘劑的制備進(jìn)行研究測(cè)試 [5] ?？紤]到上述文獻(xiàn)所提出的膠粘劑制備方法無(wú)法滿(mǎn)足大型建筑節(jié)能保溫系統(tǒng)對(duì)膠粘劑耐老性的現(xiàn)實(shí)需求，本研究對(duì)大型建筑節(jié)能保溫系統(tǒng)用耐老化膠粘劑的制備進(jìn)行研究，并對(duì)其性能進(jìn)行分析。

1 實(shí)驗(yàn)材料報(bào)告

1. 1 實(shí)驗(yàn)材料

準(zhǔn)備制備大型建筑節(jié)能保溫系統(tǒng)用耐老化膠粘劑所需的原料，C 4 H 7 NO 2 （NMA），化學(xué)純，預(yù)聚物，d津市化學(xué)試劑研究所；C 7 H 12 O 2 （BA），分析純，預(yù)聚物，山東昊辰新材料科技有限公司；C 19 H 32 O 3 （OP-10），化學(xué)純，預(yù)聚物，海安石化工廠；C 4 H 6 O 2 （VAc），化學(xué)純，活性稀釋單體，西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司；C 15 H 17 O 9 （TMPTA），化學(xué)純，活性稀釋劑，上海德音化學(xué)有限公司；C 13 H 2 0O 2 （BOA），分析純，活性稀釋劑，上海創(chuàng)賽科技有限公司；C 22 H 21 O 2 P（TPO），化學(xué)純，光引發(fā)劑，賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司；C 13 H 10 O（BP），化學(xué)純，光引發(fā)劑，上海創(chuàng)賽科技有限公司；C 21 H 25 N 4 O 6 PS（SDS），分析純，光引發(fā)劑，賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司；H 8 N 2 O 8 S 2 （APS），分析純，助劑，萊陽(yáng)市雙雙化工有限公司；γ-C 9 H 23 NO 3 Si （KH-550），化學(xué)純，助劑，賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司；D2000聚醚胺固化劑，工業(yè)級(jí)，助劑，南通潤(rùn)豐石油化工有限公司；Pym-DATB催化劑，工業(yè)級(jí)，助劑，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；Grubbs3代催化劑，工業(yè)級(jí)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；Hovey?da-Grubbs 催化劑 M722，工業(yè)級(jí)，上海創(chuàng)賽科技有限公司。 [6]

除上述實(shí)驗(yàn)試劑外，準(zhǔn)備去離子水、pH緩沖劑、乳化劑等常用試劑。

1. 2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備

本次實(shí)驗(yàn)所準(zhǔn)備的反應(yīng)器材包括冷凝管若干、500 mL四口圓底燒瓶4個(gè)、一次性塑料滴管若干、攪拌槳10支、坩堝10個(gè)、玻璃棒及玻璃塞若干。

實(shí)驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備：LS900實(shí)驗(yàn)室用粒度儀 Winner2000濕法粒度分析儀，濟(jì)南微納顆粒儀器股份；IR200 fourier變換紅外光譜儀，d津港東科技股份有限公司；DC0506W高低溫一體機(jī)恒溫槽，上海科興儀器有限公司；FW5200C臺(tái)式超聲波清洗器，張家港市起盛緣超聲電子有限公司；SH-05-3T電熱套型恒溫磁力攪拌器，常州德科儀器制造有限責(zé)任公司；JA1003實(shí)驗(yàn)用電子分析 d平，紹興博緯儀器設(shè)備有限公司；MCR702 MultiDrive動(dòng)態(tài)熱DMA分析儀，安東帕（上海）商貿(mào)有限公司；DV-1數(shù)顯式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，青島智匯谷信息技術(shù)有限公司；DHG-9030A電熱恒溫干燥箱，上海市上海一恒有限公司；SIGMA HD場(chǎng)發(fā)射掃描電子鏡，蔡司；DSC-600差示掃描量熱儀，南京匯誠(chéng)儀器儀表有限公司；Tecnai G 2 20透視電鏡，荷蘭FEI公司；TA7000熱重分析儀，日立儀器（上海）有限公司；BJDW-5KN全自動(dòng)微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，濟(jì)南鉑鑒測(cè)試技術(shù)有限公司。

2 耐老化膠粘劑制備

2. 1 試樣制備

采用離子交換法制備220 mL的去離子水，并將其滴加在四口燒瓶中的冷凝管中。緩慢升溫至50 ℃，通過(guò)恒溫水浴的方式將其去離子水溫度控制在48～52 ℃的區(qū)間內(nèi)。在冷凝管中加入制備的乳化劑并啟動(dòng)勻速攪拌器，后將恒溫水浴鍋的溫度上升至75 ℃ [7-10] 。在升溫的過(guò)程中，采用溫度計(jì)對(duì)四口燒瓶的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

升溫至75 ℃并穩(wěn)定后，在加料管中加入制備膠粘劑的試劑。實(shí)驗(yàn)選用Y型滴管作為加料管。分別在加料管的2個(gè)管口中滴加NMA和BA單體，2種單體均分3次加入，加入的過(guò)程中調(diào)節(jié)水浴溫度至80 ℃。在四口燒瓶中進(jìn)行恒溫?cái)嚢?。攪拌均勻后，在四口燒瓶中插入新的加料管，并緩慢滴加約前2種單體1/3的OP-10單體溶液 [11] 。調(diào)整攪拌器速率，緩慢攪拌10 min后滴加APS溶液，逐滴滴加直至四口燒瓶中的溶液呈現(xiàn)出較為明顯的顏色變化，繼續(xù)攪拌2 min。

關(guān)閉恒溫水浴鍋，使四口燒瓶的溫度緩慢回落至室溫，待溫度穩(wěn)定后，將四口燒瓶中的溶液靜置30 min，得到膠粘劑制備的種子溶液。在種子溶液中滴加醋酸乙烯酯（VAc）、羥甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）以及異冰片基丙烯酸酯（BOA）的混合單體，對(duì)種子溶液進(jìn)行活性稀釋。全部滴加后，開(kāi)啟攪拌器至低速，攪拌15 min，后靜置4 h [12-14] 。向燒瓶中滴加γ-一氨基丙基三乙氧基硅烷（KH-550）助劑，對(duì)混合單體溶液性質(zhì)進(jìn)行引發(fā)，加入助劑后，開(kāi)啟恒溫水浴鍋，升溫至90 ℃，繼續(xù)低速攪拌反應(yīng)35 min，調(diào)節(jié)水浴鍋溫度，將四口燒瓶?jī)?nèi)降溫至40 ℃。

在40 ℃的環(huán)境中，向四口燒瓶中滴加pH緩沖劑，將溶液的pH值調(diào)至7.0～8.0。

2. 2 基材粘接與養(yǎng)護(hù)

初步制備后，將四口燒瓶中的溶液轉(zhuǎn)移至儲(chǔ)存容器中。過(guò)濾出料，使用專(zhuān)用玻璃瓶進(jìn)行封裝處理后進(jìn)行基材粘接與養(yǎng)護(hù)處理。

將混合好的膠液與機(jī)玻璃試片進(jìn)行搭接。在搭接之前，進(jìn)行表面潔凈處理，用UV膠與基材進(jìn)行連接。搭接后，將試片合攏，并進(jìn)行多次摩擦，排出試片之間的空氣。將搭接后的試片置于23 ℃的室溫、55%濕度的室溫環(huán)境下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，室溫空氣養(yǎng)護(hù)處理的時(shí)間設(shè)置為14 d [15] 。14 d后，將試片置于試驗(yàn)條件水中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，在試驗(yàn)水環(huán)境中浸泡2 d。完成浸泡養(yǎng)護(hù)后，取出放置在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上靜置2 h。按照上述步驟制備多份膠粘劑樣品，并進(jìn)行所制備膠粘劑的性能測(cè)試。

3 性能測(cè)試分析

3. 1 基本性能測(cè)試

稱(chēng)取膠粘劑樣品，使用稱(chēng)量瓶將其轉(zhuǎn)移至干燥箱中，進(jìn)行4 h、110 ℃的干燥處理。干燥后，對(duì)樣品進(jìn)行重新稱(chēng)重，并按照式（1）所示對(duì)膠粘劑樣品的固含量進(jìn)行計(jì)算

式中： s 表示制備的膠粘劑樣品； S（s） 表示該樣品的固含量； m 0 表示稱(chēng)量瓶自重； m 1 表示干燥處理前膠粘劑樣品與稱(chēng)量瓶總重； m 2 表示干燥處理后膠粘劑樣品與稱(chēng)量瓶總重。

采用光引發(fā)對(duì)膠粘劑樣品進(jìn)行固化速率測(cè)試。

使用二苯甲酮（BP）以及十二烷基硫酸鈉（SDS）2種光引發(fā)劑，使用紫外燈照射膠粘劑樣品，調(diào)節(jié)紫外燈的發(fā)射光波波長(zhǎng)，測(cè)試樣品的最大吸收波長(zhǎng)。

對(duì)膠粘劑樣品的固化速率進(jìn)行計(jì)算，如式（2）所示。

式中： E 表示摩爾吸收能量； h 表示普朗克常數(shù)； c表示光在真空中的速度； λ 表示照射紫外光波長(zhǎng)；v（s） 表示膠粘劑的最優(yōu)固化時(shí)間； t 表示膠粘劑徹底固化的時(shí)間。

通過(guò)對(duì)式（1）、式（2）的計(jì)算，可知本研究所制備的膠粘劑固含量、最優(yōu)固化時(shí)間，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，本研究所制備的膠粘劑固含量約為 50%，滿(mǎn)足 GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封膠》標(biāo)準(zhǔn)。本研究所制備的膠粘劑的固化速率約為2 s，表面凝結(jié)速度較快，滿(mǎn)足建筑用標(biāo)準(zhǔn)。

3. 2 粘接性測(cè)試

采用大型建筑節(jié)能保溫系統(tǒng)的保溫板作為試驗(yàn)平臺(tái)，將制備的膠粘劑樣品按照ASTM-D1002-01的標(biāo)準(zhǔn)在保溫板上涂抹 0.2 mm 的厚度，涂抹面積為12.5 mm×25 mm。待膠粘劑在保溫板上固化后，在作用力點(diǎn)逐級(jí)施加拉力，對(duì)其進(jìn)行拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)試。

膠粘劑樣品的拉伸剪切強(qiáng)度計(jì)算方法如式（3）所示。

式中： τ 表示膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度； P 表示作用力點(diǎn)脫離的最大負(fù)荷值； B 表示保溫板搭接面寬度； L 表示保溫板搭接面長(zhǎng)度。經(jīng)過(guò)測(cè)試與計(jì)算，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，本研究所制備膠粘劑的拉伸剪切強(qiáng)度均在0.6 MPa以上，粘接性能良好，對(duì)于大型建筑節(jié)能保溫系統(tǒng)的保溫板粘接較為穩(wěn)固。

3. 3 耐老化測(cè)試

將膠粘劑樣品涂抹在保溫板上，使用氙燈在溫度為63 ℃的環(huán)境中對(duì)其分別進(jìn)行1、2、3、4 h的照射，輻照度為1.10 W/m 2 。記錄不同照射時(shí)間下膠粘劑樣品的老化變化，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，制備的膠粘劑樣品在照射1h氙燈后，表現(xiàn)出的的老化現(xiàn)象并不明顯；照射2 h和3 h的試驗(yàn)中，表現(xiàn)出了輕微的老化現(xiàn)象；照射4 h的試驗(yàn)中，表現(xiàn)出的老化現(xiàn)象較為明顯，出現(xiàn)明顯的龜裂現(xiàn)象。

從這一試驗(yàn)結(jié)果可以看出，本研究所制備的膠粘劑抗光氧老化性能較優(yōu)，滿(mǎn)足大型建筑節(jié)能保溫系統(tǒng)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)需求。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究提出了大型建筑節(jié)能保溫系統(tǒng)用耐老化膠粘劑的制備與性能研究。經(jīng)過(guò)性能測(cè)試，所制備的膠粘劑表現(xiàn)出的基本性能和粘接性能、耐老化性能均較為優(yōu)質(zhì)。在大型建筑節(jié)能保溫系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，本研究所制備的大型建筑節(jié)能保溫系統(tǒng)用膠粘劑在固含量和固化速率均滿(mǎn)足GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封膠》。在粘接性和耐老性方面也表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，具備較高的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。

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