高性能SPU建筑用密封膠的研制

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者的優點：能在空氣中水分作用下快速交聯而固化，耐水耐候性良好；力學性能優異、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，日本竹園工業公司；乙烯基三甲氧基硅烷（A-171），工業級，N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（A-1120），工業級，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優異，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。