硅烷改性聚醚密封膠剪切強度的研究

王翠花　趙瑞　韓勝利

摘要：以MS聚合物為粘料，添加填料、脫水劑、偶聯劑、催化劑等助劑，制備一種單組分硅烷改性聚醚密封膠。研究了MS聚合物、填料、固化條件、膠層厚度對剪切強度的影響。

關鍵字：MS聚合物；密封膠；剪切強度；填料；固化條件；膠層厚度

中圖分類號：TQ436+.6 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2014）03-0051-04

1 前言

硅烷改性聚醚密封膠（簡稱MS密封膠）是一種新型的環保膠粘劑。MS密封膠在日本、歐美的建筑、工業、裝修等領域應用非常廣泛[1，2]，近年來在國內的汽車制造領域應用越來越廣泛。由于MS聚合物的主鏈是聚醚型，端基是可水解的硅氧烷，制備的密封膠綜合了有機硅和聚氨酯的優勢，具有粘接范圍廣泛、無需底膠、環保、耐候性優異等特點，已成為近年來國內密封膠行業研發的熱點。

與其他膠粘劑一樣，MS密封膠既要有密封作用，也要對粘接基材有一定的粘接力，因此，對剪切強度的研究非常必要。剪切強度不僅取決于基材表面形成的化學鍵、范德華力、機械力[3]，同時與膠粘劑本身的組成有密切關系。本文重點研究MS密封膠的組成及固化條件對剪切強度的影響。

2 實驗部分

2.1 試驗原料

MS聚合物（MS Polymer），KANEKA；紫外吸收劑Tinuvin326、光穩定劑Tinuvin770DF，汽巴精化股份公司；增塑劑DIDP，埃克森美孚公司；炭黑M570，卡博特有限公司；重質碳酸鈣、納米碳酸鈣，芮城新泰納米材料有限公司；乙烯基三甲氧基硅烷（A-171）、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（A-1120），湖北新藍天新材料股份有限公司；二醋酸二丁基錫，和氏璧化工。

2.2 MS密封膠的制備

先將MS聚合物、填料（納米碳酸鈣/重質碳酸鈣/炭黑）、增塑劑DIDP、紫外吸收劑Tinuvin326、光穩定劑Tinuvin770DF加入行星攪拌釜中真空脫水1 h。待物料冷卻后，加入脫水劑A-171、偶聯劑 A-1120、觸變劑AS150、催化劑二醋酸二丁基錫，攪拌0.5 h，出料分裝 。表1為MS密封膠典型配方。

2.3 MS密封膠性能測試

拉伸強度及斷裂伸長率：按GB/T528《硫化橡膠和熱塑性橡膠拉伸性能的測定》進行測試。將模具置于箔紙上，用膠槍將密封膠注入模具里，用刮膠刀刮平，去掉多余的密封膠，從箔紙上取下模具，膠層厚度為2.5～3.0 mm，在23 ℃/50%RH的條件下固化7 d，取出膠片，將其切成規定尺寸的啞鈴形試片。以500 mm/min的拉伸速度，測試常溫拉伸強度和斷裂伸長率 。

硬度：參照GB/T 531測試。

剪切強度：GB/T 7124中試片搭接長度是（12.5±0.25）mm，試片厚度（2.0±0.1）mm。本試驗試片采用鋁合金試片，先用No.3剛玉砂布進行均勻打磨，然后用乙酸乙酯擦干凈、烘干。 粘接后固化方式有5種：1）、23 ℃/50%RH的條件下固化7 d（標準固化條件）；2）、 23 ℃/50%RH的條件下固化3 d，再于50 ℃/50%RH固化4 d；3）、23 ℃/50 %RH的條件下固化14 d；4）、5 ℃/50 %RH條件下固化7 d；5）、5 ℃/50%RH條件下固化14 d。

其他測試均參照國標進行。

3 結果及討論

3.1 MS聚合物對剪切強度的影響

表2中用不同模量的MS聚合物制備的密封膠剪切強度差異明顯，隨著模量的增加，剪切強度也隨之提高。主要原因是MS聚合物是交聯反應的主要成分，決定了膠體本身內聚強度的大小。

3.2 填料對力學性能的影響

填料對MS密封膠有很好的補強作用。表3表明不同填料的密封膠剪切強度不同。重質碳酸鈣粒徑偏大，制備的密封膠硬度、拉伸強度和剪切強度均較高，但缺乏彈性；納米鈣與炭黑由于粒徑較小，制備的密封膠硬度低，彈性好，但剪切強度較低。將炭黑與重質碳酸鈣2種填料混合使用，可以保持較高力學強度并為內聚破壞。

1）MS聚合物模量對MS密封膠的剪切強度影響較大，模量增加，剪切強度也隨之增加。

2）不同填料對MS密封膠補強效果不同，炭黑與重質碳酸鈣混合使用，既可以保持較高的力學強度，又可達到粘接膠層的內聚破壞。

3）適當提高固化溫度，能夠短期內達到充分固化，有利于剪切強度的快速提高；低溫下，交聯速率低，可適當延長固化時間，有利于剪切強度的提高。

4）搭接面膠層厚度在0.3 mm左右，可以達到較高的剪切強度。

參考文獻

[1]胡勤斌，陳世龍，聶華英.單組分硅烷化聚氨酯密封膠的研究[J].中國膠粘劑，2005，14（8）：31-34.

[2]Feng T M，Waldman B A.Silyated urethane polymes enhance properties of construction sealants[J].Adhesives Age，1995，38（4）：30-32.

[3]顧冬亞.膠粘劑剪切強度影響因素的研究[J].化工科技市場，2009，32（12）：31-32.

[4]林美.建筑結構膠粘劑拉伸剪切強度測定影響因素的分析[J].建筑材料，2011（1）：56-57.