裝配式建筑用MS密封膠的制備與粘接性能分析研究

師麗

摘 要：采用硅烷改性聚醚（MS）預聚物，制備了一種低模量單組分MS密封膠，適用于裝配式建筑。通過對不同分子結構的預聚物、納米碳酸鈣溫度老化、紫外線老化以及溫度環境的變化，針對MS密封膠的拉伸強度、斷裂伸長率、混凝土粘接性能以及100%拉伸模量進行分析。結果表明：分子結構不同的預聚物制備產品的模量差距較大，其中在拉伸模量低的情況下混凝土的粘接性能最為突出;不同納米碳酸鈣對MS密封膠的防水性能的差異性也較大。MS密封膠還可以承受最大為12 d的高溫、高濕老化，低溫環境下粘接性能仍然較為突出。

關鍵詞：裝配式建筑;硅烷改性聚醚密封膠（MS）;低模量;粘接性;深度固化

中圖分類號：TQ436+.6 文獻標識碼：A文章編號：1001-5922（2022）02-0030-04

裝配式建筑作為當下最為新穎的一種建筑，施工方法與傳統工業化相比較，有著安全環保而且快捷高效等突出特點。而硅烷改性聚醚（MS）密封膠的使用是裝配式接縫的重要防水措施，也是第一道防水措施，怎樣合理運用是極為重要的。MS密封膠是KANEKA公司以硅烷改性聚醚樹脂為基礎從而創新制備出的全新裝配式建筑密封材料。MS 密封膠是以甲氧基硅烷為封端劑的聚醚高分子，其密封膠具有環保、貯存穩定、耐候、抗污染、涂層、附著力強、低溫下彈性好等優點，為此受到建筑、汽車等領域的廣泛應用。如今市面上使用最普遍的防水密封膠主要為以下3種：聚氨酯密封膠、硅酮密封膠以及硅烷改性聚醚密封膠。硅酮密封膠與混凝土的粘接效果較差，而且容易造成污染環境，后期維護所需的成本較高。基于此，目前大部分裝配式建筑都不使用此密封膠。聚氨酯密封膠的耐候性較差，在凝固期間會產生二氧化碳，從而使密封膠的性能受到影響，長期使用的穩定性較差[1]。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

實驗原料如表1所示。

1.2 儀器及設備

實驗用儀器及設備如表2所示。

1.3 MS密封膠的制備工藝

取少量的硅烷封端聚醚的交聯聚合物、鄰苯二甲酸二異癸酯、二月桂酸二丁基錫、超微細碳酸鈣、苯并三唑類紫外線吸收劑、受阻胺類光穩定劑，依次將其放入到動混機中，攪拌50 min后換至真空攪拌，期間把水溫提升到100 ℃制止脫水2 h;之后把溫度迅速降到50 ℃。然后加入氮氣，并依次放入乙烯基三甲氧硅烷、硅烷偶聯劑等助劑，在抽完真空的條件下進行攪拌混合。最后把氮氣撤出轉成常壓，并快速的將其注入320 mL的塑料管中，制成此品[2-3]。

1.4 性能測試

①MS密封膠的拉伸模量、斷裂伸長率以及強度的測試要嚴格按照國家規定的《建筑密封材料試驗方法》標準來利用電子智能試驗機進行測試。②浸水實驗，根據《混凝土建筑接縫用密封膠》標準的附錄A方式來進行測試[4-5]。③溫度環境實驗，將混凝土試驗樣品在75 ℃或92 ℃的環境中存放15 d或22 d;一段時間后取出放置室溫測試箱中觀其性能的變化。④壓流黏度，利用壓流黏度計來測定壓流黏度。

2 結果與討論

2.1 不同硅烷改性聚醚預聚物對常溫粘接性能的影響

在MS密封膠的眾多成分中，其中硅烷改性聚醚預聚物作為主要成分，因其結構不同，所制作出的MS密封膠之間的各性能也不同，具有一定的差異性。本文通過3種不同結構的預聚物來進行制備，所制備出的密封膠有MS1、MS2以及MS3，MS2中的預聚物主要成分為二烷氧基封端聚醚，與其不同的MS1、MS3的主要成分均為三烷氧基封端聚醚，而黏度的排名為MS1、MS2、MS3。各性能指標如表3所示。

由表3可看到，在各組成成分不變的情況下，密封膠的黏度會隨著預聚物的黏度增加而持續上升，擠出性下降，斷裂伸升率上升。造成這一主要原因是預聚物包含分子的質量偏大，在進行固化的過程中交聯度下降，導致高分子化合物的柔韌性好，斷裂伸長率較高[6]。從表3中還可看到，MS2密封膠粘接破壞形式為100%內聚，所以其粘接性能最強。而MS3密封膠的粘接破壞形式為界面，這表明此密封膠的粘接性能最差，這主要是由于MS3密封膠中黏度較大，從而影響到了粘接界面的粘接性能，其內聚強度高過粘接強度時就會出現粘接破壞現象。

2.2 不同納米碳酸鈣對浸水粘接性能的影響

通過3種不同粒徑納米碳酸鈣制備低模量的MS密封膠來對混凝土粘接性能與浸水性能影響進行了分析[7]。從表4可知，如果在組成部分全部相同的情況下，分別利用MSa、MSb、MSc這3種納米碳酸鈣所制作出的產品，各性能之間的差異性較大，其中使用MSc碳酸鈣所制作出的產品各性能強度高，而且膠體較硬，斷裂伸長率較低，這直接導致粘接破壞形式為截面破壞。采用碳酸鈣MSa所制作出的產品，我們可以清晰地得知斷裂伸長率非常高，而所含拉伸模量持續降低，此密封膠針對混凝土的粘接性能最為突出。經過泡水后，MSb浸水粘接性能持續下降，而且斷裂伸長率也會隨之下降;在泡水后MSa所表現的各性能以及粘接能力都表現較為突出，抗水能力較強。通過實驗得出，納米碳酸鈣粒徑的粗細不同所制備出的MS密封膠的抗水性能也會不同。

2.3 紫外線對粘接性能的影響

MS密封膠在裝配式建筑中混凝土接縫的耐用性主要表現為紫外輻射、溫度環境以及外界不同作用力等多種因素。基于此，本文將采用模擬外界不同老化條件，針對密封膠紫外線輻射老化進行試驗，結果如表5所示。

由表5可知，老化前與老化后進行對比，老化后的拉伸強度得到了一定的增長;斷裂伸長率持續下降，但表面沒有出現裂痕。由此可以看出，其所處的粘接破壞形式為內聚，這表明MS密封膠抗紫外線能力較強。

2.4 高溫、高濕對粘接性能的影響

通過高溫、高濕環境1～3個月的老化性能變化來對MS密封膠的抗溫耐濕性能展開研究結果，如表6所示。

由表6可以看出，隨著所處高溫、高濕環境時間的增長，MS密封膠的拉伸強度以及拉伸模量都在持續下降，老化20 d后拉伸強度及拉伸模量均下降5.0%以上。斷裂伸長率隨著時間的增長在持續上升，粘接破壞形式也不容樂觀，到20 d以后出現了界面破壞現象，MS密封膠的各項性能均在下降[8]。究其原因，可能是MS密封膠中的組成分子構造受到了水分破壞，導致其中的成分瓦解或者水漲，以致MS密封膠的強度逐漸下降，特別是MS密封膠的粘接面非常容易受到水分影響，導致粘接性能下降。通過以上實驗結果得知，MS密封膠在高溫、高濕環境中，在12 d的時候可以很好的抵抗老化;但到20 d時，效果均不理想。

2.5 低溫對粘接性能的影響

為使MS密封膠的粘接性能可在不同環境下的研究更為明顯，本文通過模擬寒冬的環境來分析冬季施工MS密封膠的粘接性能。把已經粘接好的混凝土分別放至0～7 ℃和-2～2 ℃的環境中，經過20 d后來對其粘接性能進行測試[9]，結果如表7所示。

由表7可知，MS密封膠在低溫的環境下斷裂伸長率會出現降低的情況，主要原因為聚合反應活性偏低，導致無法充分交聯造成聚合度有所降低。但在低溫環境下MS密封膠的拉伸模量以及拉伸強度均處于平穩的狀態，而且粘接破壞形式均為內聚破壞。這說明MS密封膠完全可以應用在冬季施工中[10]。

3 結語

綜上所述，分子結構不同的硅烷改性聚醚預聚物所制備出的產品，拉伸模量之間的差距較大，這其中拉伸模量較低的產品粘接性能最為突出;而不同粒徑的納米碳酸鈣對MS密封膠的抗水能力間的差異性較大。本文所研究的MS密封膠不僅對紫外輻射有較大的抵抗能力，而且在高溫、高濕的環境中12 d，同時在低溫環境所表現出的粘接性能也較為突出，可以適用于冬季施工。

【參考文獻】

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[3] 馬英華，辛東升，夏潤亭，等.氯丁膠/鉻革屑復合材料的熱壓工藝研究[J].中國皮革，2020，49（9）：55-61.

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