一種新型單組分防霉硅酮密封膠制備及性能

陳炳耀 吳健濤 楊善杰

摘 要：優(yōu)選107密封膠為基膠，碳酸鈣填料補(bǔ)強(qiáng)，搭配適量交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、防霉劑以及催化劑等助劑，制備了一種適用于廚衛(wèi)類濕熱環(huán)境的防霉密封膠。試驗(yàn)過(guò)程中，考察了密封膠配方中交聯(lián)劑用量、填料碳酸鈣、防霉劑工藝等原料變量對(duì)密封膠物理性能、防霉效果的影響。結(jié)果表明，硅酮密封膠的力學(xué)粘接性能迅速提升，但過(guò)量的使用會(huì)影響到密封膠的斷裂伸長(zhǎng)率；碳酸鈣填料的加入改善了防霉密封膠的物理力學(xué)性能，納米碳酸鈣粒徑最小，所制密封膠拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率最高；液體防霉劑比較容易分散，其防霉效果明顯要好于固體防霉劑，只需加入1份就能達(dá)到0級(jí)防霉等級(jí)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)谓M分；硅酮密封膠；防霉等級(jí)；綜合性能

中圖分類號(hào)：TQ433.4+38

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2024）03-0004-04

Preparation and performance study of a new one-component anti mold silicone sealant

CHEN Bingyao1，WU Jiantao1，YANG Shanjie2

（1.GuangdongSanvo Chemical Industry Technology Limited，Zhongshan 528429，Guangdong China;

2.Guangdong Sanvo Holdings Co.，Ltd.，Zhongshan 528429，Guangdong China）

Abstract：107 silicone rubber was preferably selected as the base rubber，reinforced with calcium carbonate filler，and with an appropriate amount of cross linking agent，coupling agent，mildew inhibitor and catalyst，an anti mold sealant seal suitable for the humid and hot environment of kitchen and bathroom was prepared.During the test，the effects of raw material variables such as the amount of crosslinking agent，filler calcium carbonate，and antifungal agent technology in the sealant formula on the physical properties and anti-mold effect of the sealant were investigated.The results showed that the mechanical bonding properties of silicone sealants improved rapidly，but excessive use would affect the elongation at break of the sealants.The addition of calcium carbonate fillers improved the physical and mechanical properties of anit-mold sealants，the nano calcium carbonate particle size was the smallest，and the tensile strength and elongation at break of the sealant were the highest.The liquid anti-mold agent was easier to disperse，and its anti-mold effect was obviously better than that of the solid anti-mold agent，and only 1 part could be added to achieve grade 0 anti-mold grade.

Key words：single component;silicone sealant;anti-mold grade;comprehensive performance

目前在家裝建材、工程建筑等膠粘劑市場(chǎng)上，硅酮密封膠、聚氨酯密封膠、聚硫密封膠是密封膠常見(jiàn)3大品種，深受市場(chǎng)消費(fèi)者的信賴［1-2］。其中硅酮密封膠憑借良好的彈性、粘接性、防水性以及優(yōu)異的耐候性等優(yōu)點(diǎn)，基本壟斷了家庭裝修領(lǐng)域用膠［3］。但家庭裝修中用膠量大的衛(wèi)生間、廚房、洗手臺(tái)等區(qū)域常年濕熱、細(xì)菌繁生，密封膠在各種霉菌等微生物的侵蝕后，外觀發(fā)黑、霉變、失效，失去裝飾美化、防水密封基本性能［4］。同時(shí)，霉菌等微生物的繁殖，時(shí)常引發(fā)各類疾病、威脅人們的身心健康。為此，迫切需要開發(fā)一種粘接力學(xué)性能好、防水效果突出、防霉性能優(yōu)異的防霉硅酮密封膠產(chǎn)品。結(jié)合單組分硅酮密封膠體系的配方上，優(yōu)選防霉劑原料添加到密封膠配方中，以期制備出一款綜合性能優(yōu)異、防霉效果突出的硅酮防霉密封膠。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要原料

α，ω-羥基聚二甲基硅氧烷（107膠）（黏度80 000 MPa·s）、二甲基硅油（黏度350 MPa·s）：山東東岳化工有限公司；碳酸鈣：工業(yè)級(jí)，廣西華納新材料科技有限公司；甲基三丁酮肟基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷：工業(yè)級(jí)，湖北新藍(lán)天新材料股份有限公司;二月桂酸二丁基錫：工業(yè)級(jí)，杭州硅寶化工有限公司；防霉劑1（JKCIDE-ST3200）、防霉劑2（JKCIDE-ST200）：液體，鹽城市聚科化工有限公司;防霉劑3（AM904）：白色粉末，廣東申悅貿(mào)易有限公司。

1.2 儀器及設(shè)備

真空式雙行星混合機(jī)，安徽寶冕智能裝備制造有限公司；實(shí)驗(yàn)三輥研磨機(jī)，萊州市勝龍化工機(jī)械有限公司；無(wú)油螺桿真空泵，山東澤一真空設(shè)備有限公司；電腦伺服萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，東莞市力控儀器科技有限公司；電子天平，廣州標(biāo)格達(dá)實(shí)驗(yàn)室用品有限公司。

1.3 密封膠制備

按照工藝配方量，將107密封膠80份（質(zhì)量份，下同）、補(bǔ)強(qiáng)填料碳酸鈣83份、二甲基硅油20份，投入到真空式雙行星混合機(jī)中，通過(guò)高速攪拌升溫并在料溫達(dá)到120 ℃后持續(xù)脫水150 min，制得半成品基料；待基料冷卻至50 ℃以下后，分步加入甲基三丁酮肟基硅烷5份、防霉劑若干，然后在真空-0.085 MPa混合20 min，最后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.8份、二月桂酸二丁基錫0.2份，繼續(xù)真空混合15 min；待物料混合均勻后出料，制得防霉型硅酮密封膠，裝入300 mL塑料膠瓶?jī)?nèi)密封待用。

1.4 性能測(cè)試

物理性能：拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等性能參照GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封膠》要求進(jìn)行測(cè)定；

防霉等級(jí)：參照J(rèn)C/T 885—2001《建筑用防霉密封膠》及GB/T 1741—2007《漆膜耐霉菌測(cè)定法》的要求測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 交聯(lián)劑用量對(duì)防霉密封膠性能的影響

交聯(lián)劑是密封膠體系中關(guān)鍵的組成原料，通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)將密封膠線性結(jié)構(gòu)交聯(lián)成網(wǎng)狀彈性體，其選型與用量對(duì)密封膠的硫化、粘接性能起到關(guān)鍵影響作用［5］。試驗(yàn)中在確保密封膠配方中其他材料和用量一致的前提下，通過(guò)調(diào)整交聯(lián)劑用量分別制樣，對(duì)比分析交聯(lián)劑工藝量的調(diào)整對(duì)密封膠物理性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，隨著交聯(lián)劑配方用量的逐漸增加，防霉密封膠的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都在逐漸的增大，密封膠的物理力學(xué)性能迅速提升［6］。但是密封膠交聯(lián)劑用量并非越多越好，當(dāng)密封膠的交聯(lián)網(wǎng)狀太致密時(shí)，彈性與柔韌性能下降，所以，在交聯(lián)劑用量超過(guò)5%后，密封膠的斷裂伸長(zhǎng)率隨著交聯(lián)劑的增加而減小。結(jié)果表明，防霉密封膠交聯(lián)劑選用量以5%為宜，所制密封膠物理力學(xué)性能最優(yōu)。

2.2 碳酸鈣種類對(duì)防霉密封膠性能的影響

碳酸鈣是硅酮密封膠生產(chǎn)過(guò)程中最常見(jiàn)的補(bǔ)強(qiáng)填料，按照碳酸鈣生產(chǎn)工藝的區(qū)別，具體可分為輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣與納米碳酸鈣［8-9］。在研發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中，一般會(huì)根據(jù)密封膠性能和用途需求的不同，會(huì)選擇不同的碳酸鈣填料補(bǔ)強(qiáng)。試驗(yàn)中采用單一變量法，研究了碳酸鈣填料對(duì)密封膠性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，以納米碳酸鈣填料制得密封膠具有更好的物理力學(xué)性能，這是因?yàn)榧{米碳酸鈣填料粒徑最小，補(bǔ)強(qiáng)效果最佳，其填充的防霉密封膠在粘接性能與柔韌性方面明顯高于粒徑大的輕質(zhì)碳酸鈣與重質(zhì)碳酸鈣［10］。根據(jù)碳酸鈣補(bǔ)強(qiáng)性能區(qū)別，粒徑最小的納米級(jí)碳酸鈣補(bǔ)強(qiáng)最好，輕質(zhì)碳酸鈣次之，重質(zhì)碳酸鈣補(bǔ)強(qiáng)最差。建議結(jié)合密封膠性能及運(yùn)用場(chǎng)景的需求，選擇不同種類碳酸鈣或復(fù)配碳酸鈣做填料，才能制得性能更適用的密封膠產(chǎn)品。

2.3 防霉劑種類與用量對(duì)密封膠性能的影響

試驗(yàn)選用了3種防霉劑分別制樣對(duì)比分析，其中，1#、2#為液狀防霉劑，3#為粉狀防霉劑，4#為固體防霉劑。采用單一變量法分別制樣，研究了防霉劑種類對(duì)密封膠防霉效果的影響，結(jié)果如表3所示。

由表3可知，不同種類的防霉劑對(duì)密封膠的防霉性能有一定的影響。具體來(lái)說(shuō)，加入1%的1#或2#防霉劑，所制密封膠均可以達(dá)到0級(jí)最優(yōu)防霉效果；以3#防霉劑為原料的密封膠，防霉性能只有1級(jí)，遠(yuǎn)不及1#、2#防霉效果顯著；加入4#防霉劑的密封膠防霉等級(jí)只有2級(jí)，雖比未添加防霉劑的5#好很多，但防霉效果不太明顯。究其原因，可能與防霉劑種類狀態(tài)有一定的關(guān)系，其中液狀防霉劑1#和2#比較容易分散溶解；粉狀防霉劑3#和固體狀防霉劑4#在密封膠中比較難分散溶解均勻，并且后二者所制備的密封膠外觀可能有一定的粉體顆粒［11-12］。防霉劑的引進(jìn)有效改善了密封膠的防霉性能，其工藝添加量與密封膠的防霉等級(jí)具有密切關(guān)系［13］。試驗(yàn)在表3數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用1#和2#防霉劑，添加量分別為0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%，制備密封膠樣品5個(gè)，檢測(cè)結(jié)果如表4所示。

由表4可知，隨著密封膠體系中防霉劑用量的增加，1#和2#防霉劑所制密封膠膠液的防霉性能從3級(jí)迅速提升到0級(jí)，具有優(yōu)異的防霉效果。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是1#還是2#防霉劑，在用量達(dá)到1.2%時(shí)防霉等級(jí)均達(dá)到0級(jí)；但在同樣用量前提下，1#防霉劑所制備的密封膠要比2#防霉劑制備的具有更顯著的防霉效果［14］。試驗(yàn)最終選用1#防霉劑作為防霉密封膠生產(chǎn)原料。

3 防霉密封膠綜合性能

采用本試驗(yàn)工藝制備的單組分防霉硅酮密封膠，不僅物理力學(xué)性能優(yōu)異，而且防霉效果比較突出，密封膠性能見(jiàn)表5。

由表5可知，按照該工藝制得的防霉硅酮密封膠生產(chǎn)工序簡(jiǎn)潔，所制膠液粘接防霉性能優(yōu)異，其粘接強(qiáng)度滿足GB/T 14683—2017技術(shù)指標(biāo)要求，防霉等級(jí)同時(shí)符合JC/T 885—2001《建筑用防霉密封膠》與GB/T 1741—2007《漆膜耐霉菌測(cè)定法》防霉性能0級(jí)或1級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)［15-17］。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）隨著交聯(lián)劑用量的逐漸增加，單組分硅酮防霉密封膠的交聯(lián)密度不斷增大，其物理粘接性能得到迅速提升；但過(guò)量的交聯(lián)劑影響到密封膠的韌性，斷裂伸長(zhǎng)率在上升后開始下降［18］。交聯(lián)劑用量以5%為宜，所制防霉密封膠物理力學(xué)性能最好;

（2）不同種類填料碳酸鈣所填充的密封膠物理性能有一定的差異，主要是不同類型的碳酸鈣粒徑大小不同，補(bǔ)強(qiáng)效果就有很大的區(qū)別。其中納米碳酸鈣粒徑小，其填充補(bǔ)強(qiáng)性能最優(yōu)，所制備的密封膠物理力學(xué)性能最高；重質(zhì)碳酸鈣與輕質(zhì)碳酸鈣的粒徑較大，補(bǔ)強(qiáng)性能一般，所制備的密封膠綜合性能要稍差于納米碳酸鈣;

（3）防霉劑加入可以有效提升硅酮密封膠的防霉性能，研究發(fā)現(xiàn)防霉劑液體要比固體更容易分散和溶解，所制密封膠防霉性能最好［19-20］。當(dāng)防霉劑工藝量不斷增大時(shí)，密封膠的防霉等級(jí)迅速提升，在防霉劑用量達(dá)到1.2%后，密封膠的防霉等級(jí)達(dá)到0級(jí)。

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收稿日期：2023-10-17；修回日期：2024-02-25

作者簡(jiǎn)介：陳炳耀（1973-），男，高級(jí)工程師，主要從事膠粘劑、氣霧劑、潤(rùn)滑劑、涂料及有機(jī)硅產(chǎn)品研發(fā);E-mail：13923260301@139.com。

引文格式：陳炳耀，吳健濤，楊善杰.一種新型單組分防霉硅酮密封膠制備及性能［J］.粘接，2024，51（3）：4-6.