建筑裝修裝飾用丙烯酸酯改性密封膠制備及性能分析

摘 要：為研究建筑裝修裝飾用丙烯酸酯改性密封膠的制備方法及其性能表征。通過(guò)對(duì)改性密封膠的成分、配方設(shè)計(jì)、制備工藝和性能測(cè)試等方面進(jìn)行系統(tǒng)研究，以期為建筑裝修行業(yè)提供高質(zhì)量、環(huán)保的密封材料。設(shè)計(jì)了不同的配方和工藝參數(shù)，并采用黏度計(jì)、拉伸試驗(yàn)機(jī)、硬度計(jì)等儀器對(duì)所制備的密封膠進(jìn)行了性能測(cè)試。結(jié)果表明，丙烯酸酯密封膠具有良好的粘接性、耐候性和耐老化性，適用于建筑裝修裝飾；丙烯酸酯密封膠的性能受到配方和工藝的影響，通過(guò)優(yōu)化配方和工藝可以提高其性能。

關(guān)鍵詞：丙烯酸酯；改性密封膠；建筑裝修裝飾；性能研究

中圖分類號(hào)：TQ436+.6" " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " "文章編號(hào)：1001-5922（2024）07-0054-03

Preparation and performance analysis of acrylic

modified sealant for building decoration

WANG Yalan

（Shaanxi University of Chinese Medicine Foundation Construction Office，Xianyang 712046，Shaanxi China）

Abstract： To study the preparation and characterization of acrylic sealant for architectural decoration. Through the systematic research on the composition， formula design， preparation technology and performance testing of sealant， in order to provide high quality and environmental protection sealing materials for building decoration industry. Different formulations and technological parameters were designed， and the properties of the prepared sealant were tested with viscometer， tensile testing machine， hardness tester and other instruments. The experimental results showed that acrylic sealant had good adhesion， weather resistance and aging resistance， and was suitable for architectural decoration. The performance of acrylic sealant was affected by the formula and process， and its performance could be improved by optimizing the formula and process.

Key words： acrylic；modified sealant；building decoration and decoration；performance study

密封膠作為建筑裝修中的重要裝飾材料，被廣泛用于墻體、地板、天花板等部位的密封、連接與固定。尤其丙烯酸酯密封膠作為一類新型環(huán)保材料，以其卓越的性能特征，如出色的粘附性、卓越的耐候性和優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性能，在建筑密封膠市場(chǎng)中逐步受到關(guān)注和青睞。然而，目前市場(chǎng)上建筑裝修用丙烯酸酯密封膠品種繁多，各類產(chǎn)品性能差異顯著，但對(duì)于其制備方法及性能特征的深入系統(tǒng)研究仍顯匱乏。因此，為提升建筑裝修密封膠的質(zhì)量與性能，推動(dòng)建筑裝修領(lǐng)域朝著環(huán)保、高效與耐久的發(fā)展方向邁進(jìn)，研究旨在探索制備高性能建筑裝修裝飾用丙烯酸酯密封膠的有效途徑，并全面評(píng)估其物理力學(xué)性能、耐久性能以及化學(xué)穩(wěn)定性等重要性能指標(biāo)，從而為該領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步與應(yīng)用提供深入的學(xué)術(shù)支撐。

1" "實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.1" "實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)所用的主要原料有：丙烯酸酯單體（AA）、丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（St），偏二氯乙烷（PCE）、過(guò)氧化苯甲酰（BPO）、過(guò)氧化二異丙苯（DIPB）、三乙胺（TEA）、二甲基甲酰胺（DMF）、水、乙醇、氫氧化鈉、硫酸銅、硫酸鐵、硫酸鋅等。其中，AA、BA、MMA、St、PCE、BPO、DIPB、TEA、DMF均為工業(yè)級(jí)，無(wú)需純化，直接使用；水為去離子水；乙醇為無(wú)水乙醇；氫氧化鈉為分析純，溶于水制成10%的堿液；硫酸銅、硫酸鐵、硫酸鋅均為分析純，溶于水制成0.1 mol/L的溶液。

1.2" "實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)所用的主要儀器有：玻璃反應(yīng)釜、攪拌器、恒溫水浴、真空泵、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、黏度計(jì)、拉伸試驗(yàn)機(jī)、紅外光譜儀等。其中，玻璃反應(yīng)釜為500 mL的四口圓底瓶，配有攪拌軸、冷凝管、落液漏斗和溫度計(jì)；攪拌器為電動(dòng)攪拌器，可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；恒溫水浴為電加熱恒溫水浴，可控制溫度；真空泵為旋片式真空泵，可提供穩(wěn)定的真空度；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀為電動(dòng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，可在真空下快速蒸發(fā)溶劑；黏度計(jì)為濃度黏度計(jì)，可測(cè)量不同濃度下的黏度；拉伸試驗(yàn)機(jī)為電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，可測(cè)量不同溫度下的拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。

1.3" "膠樣制備方法

（1）將丙烯酸酯乳液、增塑劑、成膜助劑和分散劑按照預(yù)先確定的比例加入反應(yīng)釜中，并進(jìn)行適當(dāng)攪拌，以確保各組分充分混合；

（2）在攪拌均勻后，添加適量的pH調(diào)節(jié)劑到反應(yīng)釜中，以調(diào)節(jié)體系的pH值至7～8；

（3）緩慢加入碳酸鈣、顏料以及分散劑等輔助添加劑到反應(yīng)釜中，再次進(jìn)行充分的攪拌，以保證各組分均勻分散；

（4）在攪拌均勻且無(wú)氣泡后，對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行真空抽吸處理，以去除密封膠中的殘留氣泡；

（5）將制備好的密封膠樣品擠入預(yù)先準(zhǔn)備好的300 mL PE瓶中，并密封保存，以待后續(xù)性能測(cè)試［1?2］。

1.4" "性能測(cè)試

1.4.1" "表干時(shí)間測(cè)定

將制備好的丙烯酸酯密封膠樣品均勻涂布在干燥、無(wú)油污的玻璃片上。將涂布的玻璃片放置在恒定溫度（25 ℃）和相對(duì)濕度（50%）的環(huán)境中。每隔一段時(shí)間（1 h）觀察涂布的密封膠樣品，直至其表面不再粘膩、不沾手為止。這個(gè)時(shí)刻被記錄為表干時(shí)間。

1.4.2" "拉伸粘接性能測(cè)定

制備2塊相同材質(zhì)的試樣，尺寸為長(zhǎng)5 cm、寬2 cm的矩形，表面光滑且清潔。將制備好的丙烯酸酯密封膠樣品涂抹在2塊試樣的接觸面上。立即將2塊試樣粘接在一起，然后將其放置在一定時(shí)間（24 h），使其充分固化。使用萬(wàn)能拉力試驗(yàn)機(jī)，在一定速率下（5 mm/min）進(jìn)行拉伸測(cè)試，記錄試樣斷裂伸長(zhǎng)率。

1.4.3" "流動(dòng)性測(cè)定

將制備好的丙烯酸酯密封膠樣品放置在平整的水平臺(tái)上，形成一小圓丘狀。觀察樣品在一定時(shí)間（5 min）內(nèi)的流動(dòng)情況，記錄其直徑和高度變化，得出下垂度。

1.4.4" "彈性恢復(fù)率測(cè)定

制備一個(gè)尺寸為長(zhǎng)5 cm、寬2 cm的矩形試樣。使用拉伸試驗(yàn)機(jī)，在一定速率下（5 mm/min）將試樣拉伸到一定程度（100%的拉伸率）。釋放拉伸力，使試樣恢復(fù)到初始長(zhǎng)度，記錄試樣的恢復(fù)力值。

1.4.5" "邵氏硬度測(cè)定

制備平整的樣品，確保樣品表面沒(méi)有明顯的凹坑或不均勻。使用一個(gè)已知硬度的校準(zhǔn)片校準(zhǔn)硬度計(jì)，確保硬度計(jì)的準(zhǔn)確性。將硬度計(jì)的壓頭（圓錐形或球形）垂直于測(cè)試樣品的表面。輕輕按下硬度計(jì)，使其與樣品表面緊密接觸，然后迅速讀取示數(shù)［3?4］。根據(jù)不同類型的硬度計(jì)，讀取不同的刻度，本文以A型硬度計(jì)讀取A刻度。對(duì)同一樣品進(jìn)行多次測(cè)試，取多個(gè)測(cè)試值的平均值，以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2.結(jié)果與討論

2.1" "乳液配比

采用乳液聚合法制備了不同配比的丙烯酸酯乳液，然后將其與填料、增塑劑、交聯(lián)劑等混合，得到丙烯酸酯密封膠。通過(guò)對(duì)密封膠的外觀、黏度、干燥時(shí)間、硬度、伸長(zhǎng)率等性能進(jìn)行測(cè)試，分析了不同單體組成對(duì)密封膠性能的影響。丙烯酸酯乳液不同配比如表1所示；乳液配比對(duì)密封膠性能的影響如表2所示。

由表2可知，所有乳液的外觀均為透明膠體，表明不同配比的丙烯酸酯乳液制備的密封膠都具有較好的透明性和均勻性。乳液A1具有最短的表干時(shí)間，A7具有最長(zhǎng)的表干時(shí)間。這顯示了不同配比的乳液在施工后的固化速度不同［5?6］。乳液A5具有最高的拉伸粘接性能；而A3具有最低的拉伸粘接性能。乳液

A5具最小的下垂度；A3具最大的下垂度。乳液A5具最高的彈性恢復(fù)率；A3具最低的彈性恢復(fù)率。乳液A5具最低的邵氏硬度（20），A3具最高的邵氏硬度。較高的邵氏硬度表示密封膠較為硬實(shí)［7?8］。

2.2" "增塑劑選擇

不同增塑劑種類：對(duì)密封膠性能的影響如表3所示。

由表3可知，乳液C2的擠出性最高；乳液C3的擠出性最低。這表示鄰苯二甲酸二辛脂 （DOP） 增塑劑在該配方中有助于提高密封膠的擠出性能。乳液C3使用氯化石蠟 （C1-52） 增塑劑表現(xiàn)出最短的表干時(shí)間，而乳液C2使用鄰苯二甲酸二辛脂增塑劑表現(xiàn)出較長(zhǎng)的表干時(shí)間。乳液C2的斷裂伸長(zhǎng)率最高，乳液C3的斷裂伸長(zhǎng)率最低。這顯示鄰苯二甲酸二辛脂增塑劑有助于提高密封膠的柔韌性［9?10］。

2.3" "填料用量

丙烯酸酯密封膠作為一種水性乳液產(chǎn)品，通常具有較低的黏度，相較于硅酮密封膠和聚氨酯密封膠而言。為了改善丙烯酸酯密封膠的施工性能，常需要添加適量的填料。然而，需要注意的是填料添加量并非越多越好，過(guò)量添加填料反而可能影響密封膠體系的相容性，從而導(dǎo)致密封膠的力學(xué)性能下降［11?12］。填料添加量對(duì)丙烯酸酯密封膠性能的影響情況如表4所示。

由表4可知，隨著填料添加量的增加，擠出性輕微下降。填料的加入會(huì)略微增加密封膠的粘稠性，但對(duì)擠出性影響較小。隨著填料添加量的增加，斷裂伸長(zhǎng)率略微下降。填料的加入導(dǎo)致密封膠的硬度略微增加，從而影響了其在拉伸過(guò)程中的延展性能。這種下降也是相對(duì)較小的，密封膠仍然保持著較好的斷裂伸長(zhǎng)率。填料添加量的增加對(duì)下垂度基本沒(méi)有影響。下垂度保持在垂直施工所需的合理范圍內(nèi)，說(shuō)明填料的加入并沒(méi)有明顯改變密封膠的流動(dòng)性［13?14］。需要注意的是，填料的選擇和添加量應(yīng)根據(jù)具體的密封膠配方、使用環(huán)境和性能要求來(lái)進(jìn)行，確保最終密封膠產(chǎn)品具有良好的性能和可靠的應(yīng)用效果［15?16］。

3" "結(jié)語(yǔ)

（1）乳液配比優(yōu)化。在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)調(diào)整丙烯酸酯單體、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯的比例，成功制備了一系列丙烯酸酯乳液。不同配比的乳液在表干時(shí)間、斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸粘接性等性能方面表現(xiàn)出明顯差異，為實(shí)現(xiàn)不同用途的建筑裝修裝飾密封膠的定制化提供了基礎(chǔ)［17?18］；

（2）增塑劑選擇。通過(guò)研究不同增塑劑類型對(duì)密封膠性能的影響，發(fā)現(xiàn)鄰苯二甲酸二辛脂增塑劑有助于提高密封膠的擠出性、柔韌性和表干時(shí)間，對(duì)密封膠的性能有積極影響。因此，在選擇增塑劑時(shí)，可以優(yōu)先考慮采用鄰苯二甲酸二辛脂；

（3）填料添加量。填料的加入對(duì)密封膠性能的影響較小，合理的填料添加量在保持一定性能范圍內(nèi)，并不會(huì)對(duì)密封膠的整體性能產(chǎn)生過(guò)大負(fù)面影響。因此，在密封膠制備中，適量添加填料以改善施工性能和機(jī)械性能是可行的［19?20］。

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