交聯(lián)劑用量對單組分透明脫酮肟型硅酮硅密封膠性能的影響

徐尚仲，陳炳耀，姚榮茂，彭小琴

（1.廣東三和控股有限公司 廣東 中山 528325）

（2.廣東三和化工科技有限公司 廣東 中山 528429）

0 引言

單組分室溫硫化（RTV）甲基硅橡膠不僅表干、硫化時間適中、硬度優(yōu)良、擠出方便等物理性能，同時具有耐水耐老化、高低溫耐腐蝕以及阻燃?xì)饨^緣等優(yōu)異的化學(xué)性能。硅酮密封膠施工方便高效、使用操作簡單，普遍適用于門窗密封、石材粘接、建筑交通防水等各類領(lǐng)域基材，一直深受建材消費者們的喜愛。單組分室溫硫化（RTV）甲基硅橡膠根據(jù)縮合硫化小分子結(jié)構(gòu)區(qū)分，可分脫酮肟型、脫醇型、脫酸型以及脫酰胺型等7 大類型，脫酮肟型在建材市場上基本占據(jù)硅酮密封膠60%以上市場。脫酮肟型硅酮密封膠主要以107硅橡膠、增塑劑、氣相白炭黑、交聯(lián)劑和偶聯(lián)劑等關(guān)鍵原料配置而成，各種原料的品種和用量直接影響到密封膠的綜合性能。本試驗研究和對比交聯(lián)劑的用量調(diào)整，探討了交聯(lián)劑用量調(diào)整對中性透明脫酮肟型硅酮密封膠的表干時間、硫化速率、邵氏硬度等物理性能、力學(xué)性能的影響。

1 實驗部分

1.1 試驗原料

α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷（20MPa·s），北京化工二廠；201 二甲基硅油（200±10MPa·s），山東東岳化工有限公司；HDK-H20 疏水型氣相法白炭黑，瓦克化學(xué)（中國）有限公司；硅烷偶聯(lián)劑：自制；D-32 甲基混合酮肟型交聯(lián)劑、D-82 二月桂酸二丁基錫,湖北新藍(lán)天化工新材料有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

KFXJ-2（5）行星分散攪拌機，上海港銘機電科技有限公司；YHS-300H 恒溫恒濕培養(yǎng)箱、101A 型電熱鼓風(fēng)干燥箱，蘇州貫覺電熱設(shè)備有限公司；KY-D4503 微機控制電子萬能試驗機，堀揚精密量儀（上海）有限公司；LX-A 邵氏硬度計，北京時代山峰科技有限公司；FR-1924 氣動切片機，上海發(fā)瑞儀器科技有限公司。

1.3 密封膠制備

根據(jù)工藝配方次序，首先將100 份α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷和15 份201 二甲基硅油加入攪拌機中，開始中速攪拌直至物料分散均勻，然后緩慢加入4～6 份的混合酮肟型交聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌并真空環(huán)境下將物料充分?jǐn)嚢杈鶆颍?0min 后提高攪拌轉(zhuǎn)速并卸壓投入10～15 份氣相法白炭黑填料，填料加完后持續(xù)高速攪拌25min，最后加入2～3 份硅烷偶聯(lián)劑和0.4～0.6 份催化劑，繼續(xù)在真空條件下攪拌15min 即可出料，膠液裝入到塑料膠瓶中貯存待用。

1.4 性能測試

表干時間：按照GB/T13477.5-2017《建筑密封材料試驗方法:表干時間的測定》測試；硫化深度：將密封膠擠出聚四氟乙烯的漸深斜槽中，制樣后刮平在室溫中放置24h，從最薄處揭起膠膜至未固化粘連槽底處，測試該處槽的深度；硬度：根據(jù)GB/T531.1-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法第1 部分：邵氏硬度計法（邵爾硬度）》測試；拉伸強度和拉斷伸長率：按照GB／T528-2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》方法檢測；儲存穩(wěn)定性：將密封放置在9O℃的恒溫烘箱中鼓風(fēng)貯存7d，常溫冷卻制樣按GB/T528—2009 標(biāo)準(zhǔn)檢測。

2 結(jié)果與討論

2.1 交聯(lián)劑添加量對密封膠性能的影響

交聯(lián)劑添加量對密封膠表干性能的影響如下：

表1 交聯(lián)劑添加量對密封膠表干性能的影響

從表1 可以看出，隨著交聯(lián)劑用量的增加，密封膠的表干時間先迅速縮短后逐漸增長。當(dāng)混合交聯(lián)劑用量從3 份到5 份時，密封膠的表干變化十分明顯；當(dāng)密封膠交聯(lián)劑添加量大于6 份時，密封膠表干時間開始漸漸增長。這是因為少量的增加交聯(lián)劑，一定時間內(nèi)能加快密封膠交聯(lián)反應(yīng)速度，但當(dāng)交聯(lián)劑用量超過6 份時，交聯(lián)劑并沒有全部參與到交聯(lián)反應(yīng)中，需要一定時間等剩余的交聯(lián)劑揮發(fā)后才達(dá)到表干。

2.2 交聯(lián)劑添加量對密封膠物理性能的影響

交聯(lián)劑添加量對密封膠固化深度和硬度的關(guān)系如下：

表2 交聯(lián)劑添加量對密封膠固化深度和硬度的關(guān)系

從表2 數(shù)據(jù)可見，密封膠體系中交聯(lián)劑添加量越多，固化深度會逐漸減小，但密封膠的邵氏A 硬度值不斷增加。這是因為交聯(lián)劑添加量增大時，硅酮密封膠硫化過程產(chǎn)生的交聯(lián)結(jié)構(gòu)更加的密集，因而邵氏A 硬度逐步增大；但是交聯(lián)劑同時加快了密封膠的表干時間，在內(nèi)部尚未硫化前自聚或形成端基包覆，阻擋了外部濕氣擴散到密封膠內(nèi)部，從而減慢了密封膠的硫化速度。

2.3 交聯(lián)劑添加量對密封膠力學(xué)及儲存性能的影響

交聯(lián)劑添加量不僅會影響密封膠的物理性能，同時也與密封膠的力學(xué)及儲存性能密切相關(guān)。試驗過程中選用5 個不同交聯(lián)劑用量的密封膠試樣，表3 記錄了交聯(lián)劑添加量與密封膠力學(xué)性能及儲存穩(wěn)定性的關(guān)系。

表3 交聯(lián)劑添加量與力學(xué)及儲存性能的影響的關(guān)系

從表3 數(shù)據(jù)可以看出，室溫貯存老化前的硅酮密封膠交聯(lián)劑添加量越多，密封膠的拉伸強度性能會越好，而拉斷伸長率整體變化不明顯。這是因為密封膠體系中交聯(lián)劑分量越多，密封膠交聯(lián)反應(yīng)后的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加密度，從而有效的提升了密封膠拉伸強度性能；同時經(jīng)過室溫貯存老化后，交聯(lián)劑用量4 份的密封膠已經(jīng)出現(xiàn)表干時間延長和不能完全固化得問題，可能是因為交聯(lián)劑用量少除水不徹底，縮短了密封膠的貯存有效周期。交聯(lián)劑用量4份以上的樣品，除了老化后的拉伸強度略有下降外，斷裂伸長率性能變化不大，儲存穩(wěn)定性良好。

2.4 交聯(lián)劑添加量對膠液透明效果的影響

透明類脫酮肟型密封膠以107 硅橡膠、二甲基硅油、氣相白炭黑填料等為原料，生產(chǎn)原料成本比較高，僅限于門窗玻璃粘接、陽光房防水、魚缸密封等需要透明密封的少數(shù)場合?？紤]到107 硅橡膠與氣相白炭黑原料品質(zhì)和采購成本原因，目前，硅酮膠市場上銷售的透明脫酮肟型硅酮密封膠大多數(shù)只是達(dá)到半透明標(biāo)準(zhǔn)，真正全透明的產(chǎn)品十分稀少。試驗研究中以目測比對為判定方法，試驗結(jié)果表明，硫化后密封膠透明度順序如下：5 份>4 份>6 份>7 份>8 份。目測數(shù)據(jù)雖然有一定程度的偏差，但綜合整體數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：硅酮密封膠體中系交聯(lián)劑含量越少，所制透明脫酮肟型硫化后的透明度越高。

3 結(jié)語

單組份硅酮密封膠運用范圍廣泛、施工用途也日益多樣化，同時對密封膠的性能需求也不一樣。中性透明脫酮肟型硅酮密封膠大部分用于門窗玻璃粘接、陽光房防水、魚缸密封等高端場所，在施工應(yīng)用中主要要求表干時間適中、硫化速度越快越好，同時還要求硬度低、彈性好，對基材有牢固的粘接性能，以達(dá)到高效施工和質(zhì)量牢固的訴求。綜合上述試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在100 份的107 硅橡膠中混合交聯(lián)劑最佳用量為6 份，按此工藝量所制密封膠具有優(yōu)異表干、硫化時間，粘接強度和硫化硬度適中，同時具有較好的儲存穩(wěn)定性和透明度，基本能滿足于中性透明脫酮肟型硅酮密封實際需求和應(yīng)用。