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高性能SPU建筑用密封膠的研制

2014-04-29 00:44:03方銘中黃活陽劉同科
粘接 2014年8期
關鍵詞:密封膠

方銘中 黃活陽 劉同科

摘要:研究了補強劑納米碳酸鈣的種類、用量以及增稠觸變劑的種類對SPU密封膠性能的影響。結果表明,SPU密封膠的拉伸強度隨碳酸鈣用量的增加而增大,在用量為200質量份時強度達到最大值;添加了聚酰胺SL的密封膠具有出色的觸變性,而添加氣相二氧化硅R812S則在成本、性能等方面具有優(yōu)勢。

關鍵詞:SPU 密封膠;納米碳酸鈣;氣相二氧化硅;觸變性

硅烷封端改性聚氨酯(SPU)密封膠是一種新型彈性密封膠,它結合了聚氨酯密封膠和硅酮密封膠2者的優(yōu)點:能在空氣中水分作用下快速交聯(lián)而固化,耐水耐候性良好;力學性能優(yōu)異、不含游離-NCO基團;在不施用底膠的情況下,對金屬、玻璃和PVC等常用基材均具有良好的粘接效果;與涂料相容性好,可直接上漆等,因此SPU密封膠在中高端建筑裝飾市場、汽車制造業(yè)等領域具有良好的市場應用前景[1]。

本文以美國邁圖高新材料集團的SPUR+ 1015LM作為基礎聚合物,制備高性能SPU建筑用密封膠,并對其性能進行了研究。

1 實驗部分

1.1 主要原材料

硅烷封端聚氨酯預聚物,SPUR+1015LM,邁圖高新材料集團;鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP),日本三菱;納米碳酸鈣CC-1、CC-2,市售;CC-3,日本竹園工業(yè)公司;乙烯基三甲氧基硅烷(A-171),工業(yè)級,N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(A-1120),工業(yè)級,湖北新藍天新材料股份有限公司;γ-氨丙基三甲氧基硅烷(A-1110),邁圖高新材料集團;二月桂酸二丁基錫,工業(yè)級,市售;聚酰胺CRAYVALLAC SL,克雷威利公司;氣相二氧化硅R812S,德固薩公司。

1.2 主要測試儀器

電子萬能拉力機UTM4503,深圳三思縱橫科技有限公司;沖片機,東莞市華京鷹機械設備有限公司;精密烘箱,東莞科建檢測儀器有限公司;行星攪拌機,蘇州羅斯設備有限公司;黏度計DV-Ⅱ+Pro,博勒飛公司。

1.3 實驗方法

將納米碳酸鈣置于120 ℃的烘箱中干燥12 h以上,然后將SPU預聚物、納米碳酸鈣、DINP及其他助劑等按配比加入行星攪拌機中,在高溫、真空條件下分散均勻,在物料溫度降至50 ℃以下后加入粘附促進劑和催化劑等,抽真空攪拌均勻后用薄膜包覆物料,然后分裝入密封瓶中。

啞鈴片制法:將制得的SPU密封膠用膠槍注入厚度為2 mm的鋼板模具中,刮平并分離模具,試樣在標準條件下[(23±2)℃,RH(50±5%)]硫化7 d,之后用沖片機裁切啞鈴片,選用1型裁刀。

工字件制法:將SPU密封膠用膠槍注入由鋁板、玻璃以及隔離墊塊組成的空腔中,修理邊角后在標準條件下硫化21 d。

1.4 分析與測試

表干時間:按照GB/T 13477.5—2002的B法測定;

啞鈴片拉伸強度和斷裂伸長率:按照GB /T 528—1998進行測試;

工字件拉伸強度、斷裂伸長率和100%伸長率的拉伸模量:按GB16776—2005進行測試;

粘接性能:清潔測試基材表面,用膠槍將密封膠擠出到基材表面,并修整邊角,使之成為100 mm×20 mm×10 mm的片狀,在室溫下固化7 d,用刀具往長度方向將膠剝離基材,到達長度的1/3處時用手扯住膠片,往180°方向撕扯,觀察破壞結果。

2 結果與討論

2.1 填料的因素

2.1.1 填料的選擇

碳酸鈣是密封膠產品配方中主要填料之一,目前碳酸鈣的粒徑已經達到納米級,可以用作硅橡膠的補強填料[2,3],其補強效果與氣相二氧化硅相當,又被稱為活性碳酸鈣,納米碳酸鈣對硅酮膠性能的影響國內已有研究[4~6]。

一般認為納米碳酸鈣粒徑越小、比表面積越大,其補強作用越強,但當碳酸鈣粒徑太小,或表面包覆處理劑不足時,因設備分散能力的局限性,制膠時可能會出現(xiàn)分散困難、混煉時“難吃粉”等問題[7],因此制備SPU建筑用膠時要選擇合適的碳酸鈣填料。本文選用的3種納米碳酸鈣物性參數列于表1中。表2為3種填料的測試結果,制膠外觀以CC-2的白度最好;黏度以CC-1為最大,這可能與碳酸鈣表面處理有關,硬脂酸包覆不足,殘留羥基較多等導致粉體與基膠分子間纏繞太多,分子運動能力差,體系黏度大,這也可以從斷裂伸長率值看出,斷裂伸長率是密封材料柔韌性的一個量度;拉伸強度方面,CC-2和CC-3的補強作用相當,強度均達到了1.8 MPa。CC-3在強度和柔韌性方面均表現(xiàn)優(yōu)異,其強度達到了1.83 MPa,與CC-2相當,但伸長率卻比CC-2的高33%,然而其成本也較高。

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