doi：10.3969/j.issn.1001-5922.2024.02.008

摘 要：為改善建筑密封膠與混凝土材料的粘接效果，采用丙烷二元醇、二月桂酸二丁基錫及無水乙醇等化學(xué)材料，制備封端比例分別為0%、30%、60%和100%的促進(jìn)劑，將其融入至聚氨酯密封膠（SPU）中，制成M1、M2、M3、M4組密封膠試樣，通過對(duì)表干時(shí)間、粘接性能和老化加速測(cè)試，測(cè)試每組建筑密封膠的應(yīng)用效果。結(jié)果表明，封端比例較小的促進(jìn)劑增強(qiáng)SPU建筑密封膠表干時(shí)間較長(zhǎng)，最大拉力延伸率和拉伸模量下降幅度較快；而封端比例為100%密封膠試樣的表干時(shí)間較短，在拉伸過程中可以保持較高的粘接能力；高溫老化加速測(cè)試時(shí)，可以保持較低的粘接破壞面積，且在90 ℃老化環(huán)境下，M4組試樣具有較高的剝離強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：促進(jìn)劑；建筑密封膠；混凝土；粘接性；拉伸模量；剝離強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：TQ437⁺.1" " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " "文章編號(hào)：1001-5922（2024）02-0027-04

Research on the adhesion performance of accelerator modification to enhance SPU building sealant concrete

LI Cui

（Kyushu Vocational and Technical College，Xuzhou 221116，Jiangsu China）

Abstract：In order to improve the bonding effect of building sealant concrete materials，chemical materials such as propane dialcohol，dibutyltin dilaurate and anhydrous ethanol were used to prepare accelerators with end-capping ratios of 0%，30%，60% and 100% respectively，which were integrated into polyurethane sealant （SPU） to make M1，M2，M3 and M4 groups of sealant samples，and the application effect of each group of building sealants was tested through the surface drying time test，adhesive performance test and aging acceleration test.The experimental results showed that the accelerator-reinforced SPU construction sealant with a small end-capping ratio had a longer surface drying time，and the maximum tensile elongation and tensile modulus decreased faster，while the sealant specimen with a 100% end-capping ratio had a shorter surface drying time and could maintain a high adhesion capacity during the tensile process，and the M4 group specimens could maintain a low bonding failure area during the high-temperature aging acceleration test，and the M4 specimens had a high peel strength under the aging environment of 90 ℃.

Key words：accelerator;building sealant;concrete;adhesion performance;tensile modulus;peeling strength

SPU建筑密封膠是指聚氨酯密封膠，屬于一種彈性密封材料。有較多學(xué)者對(duì)密封膠的粘接性能進(jìn)行研究^[1-3]，如研究改進(jìn)無機(jī)錨固膠粘接性能的技術(shù)，該方法對(duì)無機(jī)錨固膠進(jìn)行了改性，優(yōu)化了膠體的粘接效果^[4]；研究納米碳酸鈣對(duì)建筑用硅酮密封膠粘接性能的影響，通過添加不同含量的納米碳酸鈣優(yōu)化了密封膠應(yīng)用效果^[5]。為此，研究制備不同封端比例的促進(jìn)劑，將其用于增強(qiáng)SPU建筑密封膠中，并將其與混凝土材料進(jìn)行粘接測(cè)試，獲取材料的應(yīng)用效果。

1"建筑密封膠混凝土的粘接性分析

1.1"材料準(zhǔn)備

為分析建筑密封膠混凝土的粘接性，制備硅烷封端改性聚氨酯（SPU）建筑密封膠材料，并通過促進(jìn)劑對(duì)該材料性能進(jìn)行增強(qiáng)^[6-7]，在材料制備過程中，主要需要以下原料。

主要試驗(yàn)材料：聚環(huán)氧丙烷二元醇（工業(yè)級(jí)），聚環(huán)氧丙烷三元醇（工業(yè)級(jí)），鄰苯二甲酸二辛酯（工業(yè)級(jí)），改性碳酸鈣（工業(yè)級(jí)），氣相二氧化硅（工業(yè)級(jí)），炭黑（工業(yè)級(jí)），4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）（工業(yè)級(jí)），無水乙醇（分析純），二月桂酸二丁基錫（化學(xué)純），氨丙基三乙氧基硅烷（高純級(jí)），γ-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷（KH560）（高純級(jí)），原甲酸三甲酯（高純級(jí)）。

1.2"試驗(yàn)材料制備

1.2.1"SPU樹脂制備

通過聚環(huán)氧丙烷二元醇、聚環(huán)氧丙烷三元醇、MDI，二月桂酸二丁基錫以及氨丙基三乙氧基硅烷制成SPU樹脂材料，將其放置在鋁瓶?jī)?nèi)待后續(xù)使用。

1.2.2"粘接促進(jìn)劑制備

稱量650 g聚環(huán)氧丙烷二元醇，將其放入燒瓶中，并進(jìn)行4 h脫水，之后將其回壓至65 ℃，并恒溫30 min，之后依次添加MDI、二月桂酸二丁基錫，并添加無水乙醇封端，在65 ℃環(huán)境下反應(yīng)2 h，保存材料后續(xù)使用。在添加無水乙醇時(shí)，制備了不同封端比例的促進(jìn)劑，含量分別為0%、30%、60%以及100%。

1.2.3"促進(jìn)劑增強(qiáng)SPU建筑密封膠制備

通過SPU樹脂、改性碳酸鈣、鄰苯二甲酸二辛酯、氣相SiO2、炭黑、促進(jìn)劑、KH560、原甲酸三甲酯、二月桂酸二丁基錫，制成不同封端比例促進(jìn)劑增強(qiáng)后的SPU建筑密封膠，將其放入復(fù)合鋁膜內(nèi)待后續(xù)使用。

1.2.4"試樣制備

將制備得到的密封膠材料依次填充至聚四氟乙烯模型中，并通過刮刀刮平。在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境下放置48 d進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)完成后，將其粘接至混凝土材料上，制成促進(jìn)劑封端比例分別為0%、30%、60%、100%的SPU建筑密封膠M1、M2、M3、M4組試樣。

1.3"試驗(yàn)方法

1.3.1"表干時(shí)間測(cè)試

按照GB/T 531—92測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試每組試樣的表干時(shí)間與固化速度^[8-9]。將密封膠擠壓為柱狀形態(tài)，并與混凝土進(jìn)行粘接。

1.3.2"試樣黏度測(cè)試

按照GB/T 2794—1995標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣進(jìn)行測(cè)試。通過旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)法，將待測(cè)試樣加熱至預(yù)定溫度，之后保持恒溫，按照試樣測(cè)試需求選取合適的轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)速，之后啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，等待讀數(shù)恒定，以此獲取的數(shù)據(jù)即為試樣黏度^[10-11]。

1.3.3"粘接性能測(cè)試

將一塊尺寸為150 mm×25 mm的混凝土板表面涂抹2 mm厚度的密封膠試樣，之后將溶劑處理后的鐵絲網(wǎng)嵌入膠體內(nèi)，等待試樣固化。試樣固化后，將其按照?qǐng)D2方式放置在萬能拉力試驗(yàn)機(jī)上，設(shè)置拉伸速度為100 mm/min，記錄拉伸過程中的試樣性能變化。其中，剝離強(qiáng)度按照GB/T 2790—1995標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，拉伸模量、粘接強(qiáng)度、最大拉力延伸率按照GB 14683—2017標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

1.3.4"試樣浸水老化測(cè)試

將每組試樣分別放置在50、70和90 ℃環(huán)境下進(jìn)行浸水人工老化加速試驗(yàn)。將標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)完成的試樣分別放置在裝滿去離子水的容器中，密封后將容器存放于不同溫度環(huán)境^[12-13]，進(jìn)行不同時(shí)間的老化處理。并在老化試驗(yàn)完成后取出測(cè)試試樣的粘接性能。

2"試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1"試樣表干時(shí)間分析

測(cè)試每組試樣的表干時(shí)間及固化速度，分析不同封端比例促進(jìn)劑增強(qiáng)后的SPU建筑密封膠基礎(chǔ)性能，測(cè)試結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，在4組試樣中，M1組試樣的表干時(shí)間與固化速度最大，說明該組試樣需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能成為固體狀態(tài)。其中，M2、M3、M4組試樣所需表干時(shí)間均要低于M1組，且固化速度也要低于M1組，同時(shí)，M4組的表干時(shí)間、固化速度最小，該組試樣基礎(chǔ)性能在4組試樣中相對(duì)較高。

2.2"試樣粘接強(qiáng)度分析

當(dāng)試樣經(jīng)旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)法測(cè)試后，材料呈現(xiàn)未固化狀態(tài)，因此需要停放一段時(shí)間，測(cè)試停放過程中試樣的粘接強(qiáng)度^[14-15]，以此分析每組試樣的粘接能力，測(cè)試結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，隨著試樣停放時(shí)間的延長(zhǎng)，試樣逐漸固化，使其粘接強(qiáng)度逐漸增高，當(dāng)停放時(shí)間在6 h以內(nèi)時(shí)，每組試樣的粘接強(qiáng)度變化并不明顯，而當(dāng)停放時(shí)間在6 h以上時(shí)，每組試樣的粘接強(qiáng)度呈上升狀態(tài)，其中，M3、M4組試樣粘接強(qiáng)度上升幅度較大，說明這兩組試樣的粘接能力相對(duì)較高，而當(dāng)停放時(shí)間達(dá)到24 h時(shí)，M4組試樣的粘接強(qiáng)度達(dá)到1.8 MPa左右，在4組中保持最高狀態(tài)，說明M4組試驗(yàn)粘接效果好。

2.3"試樣粘接性能分析

2.3.1"拉伸粘接強(qiáng)度分析

分析每組試樣在拉伸過程中的拉伸粘接強(qiáng)度變化，測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，在試樣拉伸過程中，每組試樣的拉伸粘接強(qiáng)度會(huì)在拉伸初期呈小幅度上升，隨著拉伸時(shí)間延長(zhǎng)，每組試樣的拉伸粘接強(qiáng)度則會(huì)迅速下降。在4組試樣中，M1、M2、M3組試樣的拉伸粘接強(qiáng)度始終低于M4組，而M4組試樣拉伸粘接強(qiáng)度最高達(dá)到4.5 MPa左右，因此，在進(jìn)行拉伸測(cè)試時(shí)，M4組試樣的粘接能力最強(qiáng)。

2.3.2"最大拉力延伸率分析

測(cè)試4組試樣在拉伸過程中的最大拉力延伸率變化^[16-17]，測(cè)試結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，在拉伸過程中，每組試樣的最大拉力延伸率會(huì)逐漸下降，其中，M1組試樣的最大拉力延伸率下降幅度最大，從350%下降至100%以下，而M4組試樣下降幅度在4組試樣中最小，當(dāng)拉伸時(shí)間為70 min時(shí)，該組試樣的最大拉力延伸率依然保持在350%以上，因此，M4組試樣的抗拉粘結(jié)效果較高。

2.3.3"試樣剝離強(qiáng)度分析

測(cè)試每組試樣在拉伸時(shí)的剝離強(qiáng)度，測(cè)試結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，在早期拉伸過程中，每組試樣的剝離強(qiáng)度并未出現(xiàn)明顯變化，當(dāng)拉伸時(shí)間超過30 min時(shí)，每組試樣剝離強(qiáng)度變化明顯，其中，M1組試樣剝離強(qiáng)度下降幅度最大，而M2、M3組試樣剝離強(qiáng)度下降幅度相對(duì)較小，但依然要低于M4組試樣的剝離強(qiáng)度，封端比例為100%促進(jìn)劑增強(qiáng)后的M4組試樣剝離強(qiáng)度最大。

2.3.4"試樣拉伸模量分析

分析試樣的拉伸模量，分析結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，當(dāng)試樣進(jìn)行拉伸時(shí)，每組試樣的拉伸模量均會(huì)有所下降，其中，M2、M3組試樣拉伸模量呈波動(dòng)下降狀態(tài)，兩者下降幅度較為接近，而M1組試樣拉伸模量下降幅度較大，當(dāng)拉伸時(shí)間達(dá)到80 min時(shí)，該組試樣拉伸模量?jī)H保持在0.05 MPa左右;而4組試樣中，M4組試樣拉伸模量下降幅度較為緩慢，且在拉伸過程中均高于其他組試樣，由此可見，M4組試樣的在拉伸時(shí)的粘結(jié)能力始終可以保持在較高水平。

2.4"溫度老化試驗(yàn)對(duì)試樣粘接性能的影響分析

分析每組試樣在不同老化溫度以及老化時(shí)間下的粘接破壞面積，以此驗(yàn)證試樣的粘接效果，分析結(jié)果如圖7所示。

由圖7可知，在老化溫度為50 ℃時(shí)，隨著老化時(shí)間的上升，4組試樣的粘接破壞面積呈現(xiàn)緩慢上升狀態(tài)，當(dāng)老化時(shí)間大于500 h時(shí)，試件粘接破壞面積才開始迅速上升，但4組試樣中，最高粘接破壞面積依然保持在9%以內(nèi)，說明50 ℃老化環(huán)境不會(huì)對(duì)試樣造成嚴(yán)重影響；當(dāng)老化溫度達(dá)到70 ℃時(shí)，4組試樣的粘接破壞面積均有所增加，其中，M1組試樣最高粘接破壞面積達(dá)到40%以上，而M4組試樣粘接破壞面積最高保持在15%左右；當(dāng)老化溫度達(dá)到90 ℃時(shí)，試樣在老化過程中的粘接破壞面積相對(duì)較大，但是，M4組試樣依然保持在40%以下，說明M4組試樣在較高溫度下依然有較好的粘接能力。因此，該組試樣的抗高溫老化能力相對(duì)較高。

分析每組試樣在不同溫度老化狀態(tài)下的剝離強(qiáng)度變化，分析結(jié)果如表1所示。

由表1可知，當(dāng)老化溫度較高時(shí)，每組試樣的剝離強(qiáng)度也會(huì)保持在較低狀態(tài)，在90 ℃的老化溫度下，當(dāng)老化時(shí)間達(dá)到500 h時(shí)，4組試樣中最低剝離強(qiáng)度為1.9 kN/m;在50 ℃的老化環(huán)境中，4組試樣的最低剝離強(qiáng)度為3.91.9 kN/m，由此可見，當(dāng)老化溫度較高時(shí)，試樣的剝離強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致試樣的粘接效果變差。而4組試樣中，M4組試樣的剝離強(qiáng)度始終最高，因此，該組密封膠試樣粘接能力最強(qiáng)。

3"結(jié)語

研究了促進(jìn)劑增強(qiáng)SPU建筑密封膠混凝土的粘接性能，通過促進(jìn)劑對(duì)密封膠進(jìn)行改性，使密封膠的應(yīng)用性能得到增強(qiáng)，并通過試驗(yàn)測(cè)試，分析增強(qiáng)后建筑密封膠粘接至混凝土上的粘接性能，獲取材料的應(yīng)用效果。在未來研究過程中，可繼續(xù)向密封膠材料中添加改性劑，使能夠應(yīng)用至更多領(lǐng)域。

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收稿日期：2023-09-20；修回日期：2023-12-18

作者簡(jiǎn)介：李"萃（1981-），女，碩士，高級(jí)工程師，講師，注冊(cè)監(jiān)理工程師，主要從事建筑工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)研究；E-mail：licui808463why@163.com。

引文格式：李"萃.促進(jìn)劑改性增強(qiáng)SPU建筑密封膠混凝土的粘接性能研究[J].粘接，2024，51（2）：27-30.