1. 前言
當前，建筑用高功能密封膠是以硅酮型和聚氨酯型密封膠為主體產(chǎn)品，顯示出優(yōu)異的性能，但各自的化學結構及物理特性決定著某些性能上的不足，使其使用功能受到一定的制約。聚氨酯密封膠(簡稱PU)強度高、抗撕裂、耐穿刺、耐油耐介質侵蝕，但產(chǎn)品長期穩(wěn)定貯存較難，固化時可能由于釋放的二氧化碳使密封層產(chǎn)生氣孔，深層固化速度較慢且表面易發(fā)粘，同玻璃及金屬等無孔基材料表面粘結一般須底涂劑，長期耐濕及耐熱老化性能也略有不是：硅酮密封膠(簡稱SR)固化快，不起泡，能與玻璃及金屬等無孔表面穩(wěn)定粘結，膠層耐熱耐老化性能良好，但不能同其他密封膠相容且不可涂漆，撕裂強度低，耐油性不足，不耐穿刺，膠層易產(chǎn)生油狀滲析污染混凝土、石材及其他飾物。[1-2]
利用不同的硅氧烷封端改性聚氨酯，可綜合PU及SR的優(yōu)點制備出硅烷化聚氨酯密封膠(SPU)。將功能性有機硅氧烷用作聚氨酯的封端劑早在上個世紀60年代已有報道[3]利用同樣的原理Crompton公司和Witco公司開發(fā)了100%硅烷化封端的聚氨酷密封膠[4]，2001年5月SWISS BONDING 0l國際技術會議上，報告了SPU聚合物的最新進展，展示了密封膠新產(chǎn)品[5]。目前我國黎明化工研究院及廣州化學所也在開發(fā)研究這類產(chǎn)品。
通常SPU預聚體的合成方法，首先是合成長鏈的聚醚-聚氨酯(簡稱PU)預聚體，然后再以可水解的硅氧烷封端[6]。聚氨酯預聚體合成中聚醚與二異氰酸酯反應中，-NCO/-0H的比例應控制在一定值，一般選擇該比例大于1，保證制得-NCO封端的PU預聚體具有較高的柔韌性。用有機硅烷封端PU預聚體，可加入氫活潑的可水解性有機功能硅烷合成SPU預聚體，以此為基礎制備的密封膠在空氣濕度下可通過水氣作用進行交聯(lián)固化，反應機理類同于SR密封膠，然而主鏈為含氫鍵的聚醚—聚氨酯大分子C-C結構。
通過不同的合成機制和配方選擇，可配備出分別為低、中、高模量的密封膠，能在較廣的范圍調整產(chǎn)品性能，具有良好的物理-化學-力學性能[6-7]。
本研究通過實驗研制了SPU密封膠，并對它的各種性能優(yōu)勢進行了評價。結果表明在發(fā)泡性、固化速率、耐濕熱性、耐熱性、對無孔材料的粘接性和儲存穩(wěn)定性方面，SPU密封膠優(yōu)于PU密封膠，而在撕裂強度、可涂漆性和滲油性方面優(yōu)于SR密封膠。
2. 試驗部分
2.1 主要原料
聚醚多元醇(2官能)，工業(yè)級;二甲苯異氰酸酯，工業(yè)級(純度≥99%);辛酸亞錫，工業(yè)級;硅烷封端劑，化學純：重質碳酸鈣，1250目：氣相二氧化硅;氧化鈣，工業(yè)級：鄰苯二甲酸二辛酯，工業(yè)級。
2.2 儀器及設備
三口燒瓶，攪拌電機，冷凝管，電熱套，抽真空設備，邵氏硬度計，電子拉力機，真空雙軸行星混合器等。
2.3 測試方法
2.3.1 預聚體NCO%的測定按二正丁胺溶液反滴定法測試[8]。
2.3.2 力學性能的測試
a) 試樣的制備：將預聚物或者密封膠制成厚度為1.8-2.2mm的薄膜，在標準固化條件下(溫度23±2 C,RH：50±5%)固化7天：
b) 拉伸性能的測定：按GB/T528標準，A型標準啞鈴型試樣。分別測試預聚物或密封膠的拉伸強度、斷裂伸長率、拉伸100%時的模量。
c)撕裂強度按照GB/T 529的標準進行測試。
d)邵氏硬度按GB/T531測試。
e)拉伸粘結性測試：按GB/T13477-92試驗方法的標準進行測試，基材選用玻璃和鋁材。
2.3.3 耐熱性
將標準的啞鈴型密封膠試片在120℃的條件下處置3天，然后測試性能同耐熱老化前的性能對比，計算性能保留率(%)[9]。
2.3.4 耐濕熱性
將標準的啞鈴型密封膠試片在溫度70℃、濕度90%的條件下處置4天，然后進行機械性能測試，并與老化前對比，計算性能保留率(%)[10]。
2.3.5 儲存穩(wěn)定性
將密封膠裝入高密度聚乙烯塑料管中，密封尾塞后在溫度70℃，濕度90%的條件下放置。當放置的時間分別為12、24、36、48和96小時，取出樣品按GB/T13477-92試驗方法測試擠出性，擠出壓力為348Kpa、膠嘴口徑6mm。根據(jù)其擠出性的劣化過程比較儲存穩(wěn)定性。擠出性。
2.3.6滲油污染性：
按GBl3477方法檢測，由滲油指數(shù)來比較密封膠的滲油性。
2.3.7可涂漆性
將密封膠制成20×20cm的薄片，分別在表面上涂飾一層水性涂料或油漆，干燥后將表面涂層切割成1Xlcm的方格，然后用6cm寬壓敏膠帶粘貼涂層表面，沿著90°方向剝離膠帶，測定密封膠表面的涂料保留的小方塊數(shù)量，保留越少說明可涂漆性越差。
2.3.8 發(fā)泡性
用鋒利的刀切開密封膠，觀察斷面是否有由于發(fā)泡產(chǎn)生的微孔。
2.4 SPU預聚體的合成
a) 向三口燒瓶中加入聚醚多元醇、TDI和催化劑，然后用電熱套加熱。恒溫在80-90℃，抽真空保護，同時攪拌分散。反應時間為3小時左右。
b) 在三口燒瓶中加入PU預聚物、硅烷封端劑和催化劑，在真空保護下用加熱至70℃左右，攪拌下反應3-4小時。
2.5 密封膠的制備
將徹底干燥的填料增塑劑、觸變劑和催化劑加入預聚體中，在真空雙軸行星攪拌機中混合均化后裝入高密度聚乙烯塑料管中密閉封存。
3. 結果與分析
3.1 SPU預聚體及密封膠性能
通過合成不同的SPU預聚物，按照建筑接縫密封膠模量要求，篩選出SPU-1和SPU-2兩種預聚體(性能見表1)，分別以兩預聚體為基膠制備的密封膠性能見表2。
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