伸縮縫裝置聚硫改性聚氨酯密封膠關鍵性能研究

崔潤超

（河南省交通工程定額站，河南 鄭州 450000）

伸縮縫裝置膠條是利用橡膠的高彈性來適應溫度變化時而產生的伸縮變形，具有防水、防塵、降噪等作用，目前常用的膠條有天然橡膠（NR）和氯丁橡膠（CR）。NR和CR膠條屬于定型密封材料，后期會與鋼材之間密封不嚴而導致滲漏情況發生；此外，由于長期暴露在自燃環境中，NR和CR膠條破壞后，碎石和雜物進入伸縮縫裝置，對其變形能力造成嚴重影響，甚至型鋼斷裂、錨固區混凝土開裂。同時，更換膠條工藝繁瑣，而且在更換過程中需要封閉現場，操作較為困難。

無定型密封材料是利用材料本身不同組分之間的化學反應或與空氣中的水氣發生化學反應，經固化后形成彈性體的一大類材料，行業部分專家相關對無定型密封膠進行多方面的性能探討，但仍未完善。文章對聚硫改性聚氨酯密封膠（PU-m-PS）非定型密封填充膠進行研究，根據GB/T13477.8-2017的方法對其與鋼材的粘接性能、定伸模量、耐老化性能等進行了深入研究。

1 聚硫改性聚氨酯性能檢測

按照GB/T13477.8-2017進行，將密封膠的粘接基材改為鋼材，并按照GB/T8923-2013處理至Sa3級；將制備的試樣在紫外光耐氣候老化試驗箱中，保持1000h，然后測定密封膠與鋼材的粘接性能及抗老化性能。

1.1 無底涂時密封膠與鋼材的粘接性

按照GB/T13477.8-2017的規定，將聚硫改性聚氨酯密封膠與處理后的鋼材制成試件，在標準條件下養護28天，用萬能拉力試驗機測試密封膠的粘接性能。測定密封膠與鋼材的粘接強度、斷裂伸長率，以及破壞方式。實驗結果如表1所示。

表1 密封膠與鋼材粘接性能

從表1可看出，聚氨酯改性聚硫密封膠與鋼材粘接性能良好，為內聚破壞，原因是聚氨酯的引入，氨基甲酸酯官能團能與鋼材表面的活性物質形成較強的氫鍵鏈接，增強了密封膠與鋼材的粘接性能。

1.2 有底涂時密封膠與鋼材的粘接性能

采用自制的環氧底涂和硅烷底涂對界面進行處理，按照方法進行測定粘接性能，結果如表2所示。

表2 底涂對密封膠與鋼材粘接性能的影響

從表2可以看出，環氧底涂可以明顯提高密封膠與鋼材的粘接性能。環氧樹脂和酚醛樹脂常作為聚硫密封膠的改性劑，因此選用合適的環氧基團化合物可以改善聚硫密封膠與基材的粘接性能。硅烷底涂可以提高硅酮密封膠與鋼材的粘接性能，但硅烷底涂明顯降低了聚硫密封膠與鋼材的粘接性能。

1.3 密封膠與鋼材的定伸粘接性能

采用自制環氧底涂，將密封膠制備成待測試樣，觀察定伸25%、60%、100%時定伸破壞方式。本部分試驗主要檢測密封膠在變形縫變形時抵抗變形的能力，以及變形解除后恢復原貌的能力。實驗結果如表3所示。

表3 密封膠的定伸粘接性

由表3可看出，在25%、60%定伸時，聚氨酯密封膠和聚氨酯改性聚硫密封膠無破壞，性能優異；在100%定伸時，聚氨酯改性聚硫密封膠發生了內聚破壞，聚氨酯改性聚硫密封膠與鋼材粘接未發生破壞。

1.4 密封膠的耐老化性能

由于密封膠長期在室外服役，耐老化性能應該作為一項主要指標進行評價。常見的密封膠耐久性試驗包括室外暴曬試驗和人工大氣老化試 驗，室外暴曬試驗最接近實際情況，但試驗過程繁瑣，周期長。采用人工大氣老化試驗箱進行加速老化試驗是一種簡便快捷的定性評價方法。文章將試樣在紫外光耐候試驗箱中進行加速老化試驗，測定了加速老化1000h后，試驗結果如表4所示。

表4 老化后密封膠與鋼材的粘接性能

從表4可看出，經過1000h大氣老化后，密封膠的粘接性能、耐老化性能均有降低，但由于其分子結構中引入聚硫S-S鍵和C-S鍵，其耐老化性能仍非常優秀能。

2 結語

通過對聚氨酯改性聚硫密封膠與鋼材的粘接強度、定伸粘接性以及人工加速老化后的粘接性能的研究，聚氨酯改性聚硫密封膠綜合性能優異。隨著伸縮縫裝置橡膠條所表現出的耐久性較差、密封不嚴以及更換難度大等問題逐漸凸顯，聚氨酯改性聚硫密封膠作為其一種新型替代材料之一，在工程實踐中進一步推廣應用是非常適合的。