高耐候性單組分硅酮密封膠的研究

岑祚遠，全文高，彭小琴，陳炳耀

（1.廣東三和控股有限公司，廣東 中山 528429；2.廣東阜和實業(yè)有限公司，廣東 中山 528434；3.廣東三和化工科技有限公司，廣東 中山 528429）

高耐候性單組分硅酮密封膠的研究

岑祚遠2，全文高1，彭小琴1，陳炳耀3

（1.廣東三和控股有限公司，廣東 中山 528429；2.廣東阜和實業(yè)有限公司，廣東 中山 528434；3.廣東三和化工科技有限公司，廣東 中山 528429）

采用107膠、無機填料、偶聯劑、交聯劑、催化劑等原料制備單組分硅酮耐候密封膠，研究了催化劑用量、偶聯劑、交聯劑、無機填料對密封膠性能的影響。結果表明，當催化劑用量為1.2質量份時，密封膠的力學性能和耐候性能最佳；使用復配的偶聯劑、交聯劑、無機填料，密封膠具有優(yōu)良的力學性能；復配偶聯劑在基料降溫時加入，密封膠具有優(yōu)異的力學性能和耐候性能。

高耐候；硅酮密封膠；性能

硅酮密封膠是以聚硅氧烷為主要成分的非定型彈性體密封膠，因其具有優(yōu)異的粘接性、耐熱性、化學惰性和物理力學性能等，且基材適用度高，因此被廣泛用于幕墻粘接、門窗粘接密封、道路、橋梁填縫密封等。耐候型填縫密封膠主要用于玻璃、鋁材、石材的等基材的粘接及填縫密封，一般處于室外等環(huán)境下，容易老化，需具有優(yōu)異的耐氣候、耐老化性能[1～3]。本文以107硅橡膠為基膠，配以填料、各種助劑制備中性脫酮肟型硅酮耐候密封膠，考查了填料、助劑對硅酮耐候密封膠耐候性及其它性能的影響，制備耐候性能優(yōu)異的硅酮耐候密封膠。

1 實驗部分

1.1 主要原料及設備

107硅橡膠，工業(yè)級，廣州市博順化工有限公司；納米碳酸鈣，工業(yè)級，江西九峰碳酸鈣有限公司；甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷，工業(yè)級，荊州市江漢精細化工有限公司；仲胺基類硅烷偶聯劑，工業(yè)級，浙江沸點化工有限公司；增塑劑，工業(yè)級，深圳市特別科技有限公司；KAT 245催化劑，工業(yè)級，廣州堅毅化工進出口貿易有限公司；鈦白類色漿，自制。

QF-5實驗型強力分散機，佛山市金銀河機械設備有限公司；YLJ-5實驗型壓料機，佛山市金銀河機械設備有限公司；NX-5高速分散釜，廣東省佛山市諾星機械設備有限公司；ZL1009A雙柱拉力材料試驗機，東莞市正藍精密儀器有限公司；邵氏A型硬度計，天發(fā)試驗機械有限公司。

1.2 耐候硅酮密封膠制備

將100份（質量份，下同）107硅橡膠，50～80份填料，20份增塑劑，10份色漿投入高速分散機中，高溫攪拌分散脫水1～4 h制得基料；

A：待基料降溫至70 ℃以下加入7～9份交聯劑，攪拌分散均勻后加入2～4份偶聯劑分散均勻，再加入0.5～2份催化劑攪拌分散30 min即可；

B：在基料降溫過程中加入2～4份偶聯劑并攪拌分散，至溫度50 ℃以下后加入7～9份交聯劑，攪拌分散均勻后加入0.5～2份催化劑攪拌分散30 min即可。

1.3 性能測試

表干時間：按GB/T 13477.5—2003測試；

固化速度：使用固化深度板檢測樣品在標準條件下24 h固化深度；

硬度測試：按GB/T531—1999采用邵氏A型硬度計測試；

拉伸強度、拉伸伸長率：按GB/T528—1998在拉力試驗機上測試；

熱老化試驗：按GB/T14683—2003《建筑用硅酮結構密封膠》規(guī)定方法測定。

2 結果與討論

2.1 交聯劑對密封膠綜合性能的影響

交聯劑對硅酮密封膠綜合性能的影響見表1。由表1可以看出，乙烯基三丁酮肟基硅烷作交聯劑密封膠表干時間短，但固化速度慢；甲基三丁酮肟基硅烷作交聯劑密封膠表干時間長，固化速度慢；復配交聯劑密封膠表干時間適中，固化速度較快。這是因為乙烯基比甲基活潑，與空氣中的水分反應迅速。當密封膠的表干過快時，其表層迅速吸收水分反應，分子鏈緊密分布，形成了三維網狀結構，阻礙了水分進一步向里層擴散，因此密封膠的固化速度受到影響[4]。綜上所述，合理比例復配的交聯劑綜合性能更佳。

表1 交聯劑對硅酮密封膠綜合性能的影響Tab.1 Effect of crosslinking agents on properties of silicone sealant

2.2 偶聯劑對密封膠耐候性能的影響

偶聯劑對硅酮密封膠耐候性能的影響見表2。由表2可見，加入仲胺基類硅烷偶聯劑密封膠粘接性能和耐老化性能很好，仲胺基活性較低是其中一個重要因素，因此，仲胺基類硅烷偶聯劑是制備耐候性硅酮密封膠較理想的選擇。在本實驗中，B法在降溫過程中加入硅烷偶聯劑較A法制備耐候硅酮密封膠的粘接性能、耐候性能優(yōu)越，是由于溫度較高，硅烷偶聯劑反應速度快，需要嚴格控制反應的溫度。綜上所述，仲胺基類硅烷偶聯劑在控制溫度50 ℃內的基料先于交聯劑添加并分散是較理想制備高耐候硅酮密封膠的方式。

表2 偶聯劑對硅酮密封膠耐候性能的影響Tab.2 Effect of coupling agents on the weathering resistance of silicone sealant

2.3 無機填料對密封膠耐候性能的影響

填料對密封膠耐候性能的影響見表3。從表3可見，氣相二氧化硅對密封膠補強效果和耐候性能均優(yōu)于納米碳酸鈣。其原因是氣相法二氧化硅與聚二甲基硅氧烷結構相似，2者之間的作用力可以相互形成氫鍵，而納米碳酸鈣與密封膠之間相互作用主要以物理吸附為主[5]。

將納米碳酸鈣與氣相法二氧化硅配合用作密封膠的補強填料，充分利用物理吸附和化學氫鍵的作用，能更大限度地增加密封膠的耐候性能及硬度、強度等力學性能。

表3 填料對密封膠耐候性能的影響Tab.3 Effect of fillers on weathering resistance of sealant

2.4 催化劑用量對密封膠性能的影響

對于脫酮肟型耐候密封膠，催化劑主要是有機錫類和有機鈦類，但一般都選用有機錫類，因其對密封膠的固化速度、力學性能改善效果較好，但不符合環(huán)保要求，因此本實驗采用符合環(huán)保要求的非有機錫類的KAT 245替代有機錫類催化劑。由圖1可以看出，當KAT 245少于1份時，密封膠拉伸性能均隨其用量增加而增強，當KAT 245用量大于1.4份時，密封膠的拉伸性能出現明顯下降，熱老化測試出現黃變、干膠等現象。綜上所訴，當催化劑KAT 245的用量為1.2份時，密封膠的耐候性能最佳。

圖1 催化劑用量對密封膠性能的影響Fig.1 Effect of catalyst amount on sealant properties

3 結論

（1）以107膠為基膠，納米碳酸鈣和氣相法二氧化硅為復合填料，仲烷基類硅烷助劑為偶聯劑，甲基、乙烯基復合硅烷助劑為交聯劑，KAT245為催化劑可制得一種環(huán)保脫酮肟型高耐候性能的硅酮密封膠。

（2）當在107膠和復合填料制成的基料降溫過程添加仲胺基類硅烷偶聯劑，催化劑KAT245用量為1.2份時，制得的硅酮密封膠綜合耐候性能最佳，熱老化測試無開裂、黃變等現象。

[1]幸松民,王一璐.有機硅合成工藝及產品應[M].北京：化學工業(yè)出版社,2000.600-620.

[2]張墩明.酮肟型單組分室溫硫化有機硅膠粘劑的研制[J].中國膠粘劑,2000,9(4)：31-34.

[3]李義濤,黃明富,劉新爍,等.單組分耐候型室溫硫化硅橡膠的研制[J].膠體與聚合物,2014,32(3)：129-131.

[4]黃應昌,呂正蕓.彈性密封膠與膠粘劑[M].北京：化學化工出版社,2003.

[5]彭婭.納米碳酸鈣填充室溫硫化硅橡膠性能及其補強機理的研究[D].成都：四川大學,2004.

Study on one component silicone sealant with high weatherability

CEN Zuo-yuan2, QUAN Wen-gao1, PENG Xiao-qin1, CHEN Bing-yao3
(1.Guangdong Sanvo Holdings Co., Ltd., Zhongshan, Guangdong 528429, China; 2.Guangdong Fuvo Industrial Co., Ltd., Zhongshan, Guangdong 528434, China; 3.Guangdong Sanvo Chemical Technology Co., Ltd., Zhongshan, Guangdong 528429, China)

A one-component silicone sealant was prepared with 107 silicone rubber, inorganic fillers, cross-linkers, coupling agents and catalyst as the raw materials.The effects of catalyst amount, coupling agents, cross -linkers and inorganic fillers were investigated. The results showed that the mechanical properties and weather resistance of the sealant were the best when the catalyst amount was 1.2 parts; when used compound coupling agent, compound cross-linker and compound inorganic filler, the silicone sealant had good mechanical properties; when the compound coupling agent was added during cooling the base material, the sealant had excellent mechanical properties and weather resistance. This sealant is an ideal silicone sealant product with high weather resistance .

high weather resistance; silicone sealant; performance.

TQ 436+.6

A

1001-5922（2017）01-0058-03

2016-07-05

岑祚遠（1991-），男，助理工程師，主要從事有機硅酮密封膠的研究。E-mail：czy804857@163.com。