一種單組份脫醇型（微）中空玻璃用密封膠的制備

安靜 楊震 趙景鐸 楊瀟珂 張燕紅

摘 要：以α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷（107硅橡膠）、交聯劑、偶聯劑、催化劑、碳酸鈣為原料，制得單組份脫醇型微中空玻璃用密封膠。主要研究了107硅橡膠粘度、碳酸鈣和交聯劑的用量對該密封膠性能的影響， 結果表明，使用100份粘度50000mPa.s的107硅橡膠、6份甲基三甲氧基硅烷、輔以其它助劑 按此配方制得的醇型密封膠，用作（微）中空玻璃的第二道密封，參照GB/T11944-2012，做露點、耐紫外線輻照性能、水氣密封耐久性能的測試來考察密封膠的性能，結果滿足中空玻璃的要求，并且相較于其他體系的密封膠，本實驗密封膠揮發性有機物較低，測試VOC含量為80μg/g，低揮發性，綠色環保，滿足GB33372-2020膠粘劑揮發性有機化合物限量的要求。

關鍵詞：α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷;微中空玻璃用密封膠;醇型密封膠;低揮發性;綠色環保

中圖分類號：TQ436+.6 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）04-0007-04

Abstract：A one-component dealcoholized micro-insulating glass sealant is prepared with α，ω-dihydroxy polydimethylsiloxane （107 silicone rubber）， cross-linking agent， coupling agent， catalyst， calcium carbonate as raw materials. Mainly studied the influence of 107 silicone rubber viscosity， calcium carbonate and crosslinking agent dosage on the performance of the sealant. The results show that the formula that 100 parts of 107 silicone rubber with a viscosity of 50000 mPa.s， 6 parts of methyltrimethoxysilane， and other additives can be used as the second seal of （micro） insulating glass. Refer to GB/T11944-2012 to test the performance of dew point， ultraviolet radiation resistance， and water-gas seal durability to investigate the performance of the sealant， and the results meet the requirements of insulating glass， and compared with other system sealants， the test sealant has lower volatile organic compounds， and the tested VOC content is 80μg/g， which is low volatility， green and environmental protection， meeting the requirements of GB33372-2020 adhesive volatile organic compound limit.

Key words： α，ω-dihydroxy Polydimethylsiloxane; Micro-insulating glass sealant; Dealcoholized sealant;Low volatility; Green and environmental protection

0 前言

伴隨著現代社會的發展，建筑的節能性與環保性越來越受到廣泛的重視。建筑節能包括新建（含改建及擴建）建筑節能和既有建筑節能改造[1]。而門窗及幕墻改造是建筑節能的關鍵，其中既有建筑的微中空玻璃改造則是改造節能工作的重中之重。目前，國內有一部分的舊樓的門窗是單玻，如果將其全部更換成中空玻璃，其成本會非常高，所以直接在單玻門窗上進行微中空的改造既經濟又快速，也可以滿足國家規定的節能標準，微中空改造的優點是：更經濟、更快捷、更環保、更安全、更健康、更輕盈。因此，開發一種用于中空玻璃的第二道密封的單組份脫醇型中空玻璃結構密封膠 對于中空玻璃市場有很重要的意義，該密封膠可滿足：表干速度快，深層硫化快;粘接性好，耐老化性能好，注膠工藝簡單便捷，易于施工;中性無污染，綠色環保等特點;可用于中空玻璃的深加工，也適用于舊樓的微中空改造，可以很好的起到中空玻璃結構密封的作用。本文以107硅橡膠為基膠，添加適量的填料，交聯劑，硅烷偶聯劑，催化劑等制得單組份脫醇型密封膠。考察了107硅橡膠的粘度、碳酸鈣和交聯劑的用量對密封膠性能的影響，用本文制得的密封膠制作（微）中空玻璃，參照GB/T11944-2012進行檢測 ，可滿足性能要求。

1 實驗

1.1 主要原料及實驗設備

羥基封端的聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、納米活性碳酸鈣及重質碳酸鈣、催化劑。以上均為市售產品

雙行星攪拌設備：廣東省佛山市金銀河機械設備有限公司;邵爾A硬度計TH200：時代集團公司;厚度計：O-12.7，上海六菱儀器廠 ;拉力試驗機：深圳新三思技術計量有限公司。紫外線輻照試驗箱、鄭州中原思藍德高科股份有限公司;高低溫交變試驗箱， 上海增達環境試驗設備有限公司;Voc設備GC-MASS，美國安捷倫公司等。

1.2 單組份脫醇型（微）中空用密封膠的制備

基本配方：100份107硅橡膠，10～60份二甲基硅油，80～160份納米活性碳酸鈣，30～80份重質碳酸鈣1～8份交聯劑，1～4偶聯劑、1～5份催化劑。

將計量的107硅橡膠、二甲基硅油和碳酸鈣加入雙行星攪拌設備中，真空狀態下攪拌均勻，再依次加入交聯劑、以及催化劑，抽真空攪拌均勻后，灌裝于硬支塑料管內密封保存。

1.3 性能測試

（1）表干時間：按GB/T13477.5-2002測試。

（2）邵爾A硬度：按GB/T531.1-2008測試。

（3）固化深度：使用固化深度板檢測樣品在標準條件下 （溫度21～25℃;相對濕度45%～55%） 24h的固化深度。

（4）拉伸粘接強度及斷裂伸長率：按GB/T 13477.8-2002測試。

（5）露點、耐紫外線輻照性能、水氣密封耐久性能：按GB/T11944-2012測試。

（6）膠粘劑揮發性有機化合物含量：按照GB33372-2020測試。

2 結果與討論

2.1 107膠粘度對密封膠性能的影響

107硅橡膠為有機硅密封膠的基礎聚合物，其粘度的大小影響了活性羥基含量。羥基在接觸到交聯劑后發生化學反應，從而影響到密封膠的硫化速度和交聯密度。表1是在其他各組分質量分數不變的情況下， 選擇不同粘度的107硅橡膠制成脫醇密封膠， 測試其對密封膠性能的影響。

由表1可見，隨著107硅橡膠的粘度從5000mPa·s提高到80000mPa·s，脫醇密封膠的表干時間從13min下降到11min基本變化不大。24h的固化深度從2.16提高到了2.48，增加了15%，原因是硅酮密封膠的固化靠107分子鏈的羥基與空氣中的水分反應生成烷氧基，其再與交聯劑發生化學反應，107硅橡膠粘度越大，分子鏈越長，相同份數的交聯點就會越少，所以在交聯反應過程中形成的分子鏈交聯網狀結構越稀疏，交聯密度隨之相對較低，空氣中的水分就更容易滲透到內部參與交聯反應[2]，因此，107硅橡膠粘度的增加可提高脫醇密封膠的固化深度。同時可以降低密封膠的表面硬度，增加密封膠的彈性，提高拉伸強度和斷裂伸長率。綜合施工工藝性能考慮，選擇50000mPa·s的107硅橡膠較適宜。

2.2 碳酸鈣配比對密封膠性能的影響

碳酸鈣是硅酮密封膠用量最大的原料之一[3～4]。 合適的配比對硅酮密封膠產品性能的影響極為重要。表2為活性納米碳酸鈣與重質碳酸鈣的配比對脫醇密封膠性能的影響。

由表2可見，兩種碳酸鈣的不同配比對密封膠的表干時間、固化深度的影響不是很大，對密封膠的硬度、下垂度及伸長率的影響較明顯，當重質碳酸鈣用量逐漸增加，密封膠觸變性降低，硬度增大。同時斷裂伸長率逐漸降低，反之納米碳酸鈣用量逐漸增加，密封膠觸變性提高，硬度稍有降低，但拉伸強度和斷裂伸長率明顯提高。分析原因，重質碳酸鈣因其比表面積小，未經表面處理不能與硅橡膠形成較大的相互作用力，更多是起到有效降低密封膠體系粘度的作用，而活性納米碳酸鈣具有普通碳酸鈣所沒有的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子效應， 這些特性使其在與硅橡膠分散過程中，碳酸鈣微粒與硅橡膠之間形成較大的相互作用力，對硅橡膠起到明顯的補強作用，活性納米碳酸鈣經過表面活性劑的活化處理，其粒子表面包裹一層有機物，作為密封膠填充材料與硅橡膠混合時，與基膠有很好的浸潤相容性，二者相互作用可改善了密封膠的觸變性，同時拉伸強度和伸長率都有明顯提高。所以重質碳酸鈣和納米碳酸鈣的配比對控制密封膠的工藝施工性能和力學性能非常重要。綜合性能比較：活性碳酸鈣150份與重質碳酸鈣50份配比性能較好。

2.3 交聯劑用量對密封膠性能的影響

脫醇型密封膠通常使用甲基三甲氧基硅烷作為交聯劑，表3是在各質量分數不變的情況下，用甲基三甲氧基硅烷作為交聯劑制得的脫醇密封膠，測試交聯劑用量對密封膠性能的影響如下表3所示。

由表3可見，當交聯劑份數很小時，交聯劑不足與107硅橡膠產生交聯反應，密封膠會出現反應不完全，硬度低，表面發粘現象，并且密封膠的粘接性差，不滿足密封膠的使用要求。所以合理的選擇交聯劑的用量對密封膠的各項性能都有很大的影響，交聯劑的過少會造成固化不徹底、密封膠出現發粘、硬度低、強度低、粘接性能差等缺點，但由于交聯劑的降低，其在固化過程中小分子的釋放降低，也有助于降低VOC的含量;而固化劑過多，會造成密封膠的硬度增大，斷裂伸長率降低、交聯密度增大，進而會出現粘接性能下降的現象，所以選取合適的交聯劑用量有助于制得低VOC含量、可以深度固化、具有優異粘接性能的中空玻璃結構膠。從上表的性能可以看出交聯劑用量為6份時，綜合性能較好。

3 用以上配方制作的有機硅密封膠制作的中空玻 璃的性能測試結果

采用本公司生產的MF910K作為中空玻璃的第一道密封，本實驗所得密封膠作為第二道密封，制作（微）中空玻璃參照GB/T11944-2012進行測試，結果如表4所示。

由表4可以看出，按本文實驗制得的醇型密封膠，可以滿足中空玻璃的性能要求。

且本密封膠經測試VOC含量為80μg/g，低揮發性，綠色環保，滿足GB33372-2020膠粘劑揮發性有機化合物限量的要求。

4 結論

以α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷（107硅橡膠）為基膠、甲基三甲氧基硅烷作為交聯劑、活性碳酸鈣和重質碳酸鈣為補強填料、輔以偶聯劑、催化劑，制得單組分脫醇型微中空玻璃用密封膠。結果表明：使用100份粘度50000mPa·s的107硅橡膠，當交聯劑甲基三甲氧基硅烷6份、活性碳酸鈣與重質碳酸鈣150：50份時得到的脫醇型密封膠，測試VOC含量為80μg/g，低揮發性，綠色環保，用此膠作為中空玻璃的第二道密封，經測試可以滿足（微）中空玻璃的性能要求。

參考文獻

[1]楊輝，楊闖，郭興忠，等.建筑節能門窗及技術研究現狀[J].新型建筑材料，2012，39（09）：84-89.

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[3]陳利堂.納米碳酸鈣對硅酮密封膠性能的影響[J].中國建筑防水，2014（14）：16-18.

[4]顏干才，杜年軍.不同種類碳酸鈣對硅酮密封膠密度及防水性能的影響[J].中國建筑防水，2018（10） ：10-13.