一種新型單組分防霉硅酮密封膠制備及性能

陳炳耀 吳健濤 楊善杰

摘 要：優選107密封膠為基膠，碳酸鈣填料補強，搭配適量交聯劑、偶聯劑、防霉劑以及催化劑等助劑，制備了一種適用于廚衛類濕熱環境的防霉密封膠。試驗過程中，考察了密封膠配方中交聯劑用量、填料碳酸鈣、防霉劑工藝等原料變量對密封膠物理性能、防霉效果的影響。結果表明，硅酮密封膠的力學粘接性能迅速提升，但過量的使用會影響到密封膠的斷裂伸長率；碳酸鈣填料的加入改善了防霉密封膠的物理力學性能，納米碳酸鈣粒徑最小，所制密封膠拉伸強度和斷裂伸長率最高；液體防霉劑比較容易分散，其防霉效果明顯要好于固體防霉劑，只需加入1份就能達到0級防霉等級。

關鍵詞：單組分；硅酮密封膠；防霉等級；綜合性能

中圖分類號：TQ433.4+38

文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2024）03-0004-04

Preparation and performance study of a new one-component anti mold silicone sealant

CHEN Bingyao1，WU Jiantao1，YANG Shanjie2

（1.GuangdongSanvo Chemical Industry Technology Limited，Zhongshan 528429，Guangdong China;

2.Guangdong Sanvo Holdings Co.，Ltd.，Zhongshan 528429，Guangdong China）

Abstract：107 silicone rubber was preferably selected as the base rubber，reinforced with calcium carbonate filler，and with an appropriate amount of cross linking agent，coupling agent，mildew inhibitor and catalyst，an anti mold sealant seal suitable for the humid and hot environment of kitchen and bathroom was prepared.During the test，the effects of raw material variables such as the amount of crosslinking agent，filler calcium carbonate，and antifungal agent technology in the sealant formula on the physical properties and anti-mold effect of the sealant were investigated.The results showed that the mechanical bonding properties of silicone sealants improved rapidly，but excessive use would affect the elongation at break of the sealants.The addition of calcium carbonate fillers improved the physical and mechanical properties of anit-mold sealants，the nano calcium carbonate particle size was the smallest，and the tensile strength and elongation at break of the sealant were the highest.The liquid anti-mold agent was easier to disperse，and its anti-mold effect was obviously better than that of the solid anti-mold agent，and only 1 part could be added to achieve grade 0 anti-mold grade.

Key words：single component;silicone sealant;anti-mold grade;comprehensive performance

目前在家裝建材、工程建筑等膠粘劑市場上，硅酮密封膠、聚氨酯密封膠、聚硫密封膠是密封膠常見3大品種，深受市場消費者的信賴［1-2］。其中硅酮密封膠憑借良好的彈性、粘接性、防水性以及優異的耐候性等優點，基本壟斷了家庭裝修領域用膠［3］。但家庭裝修中用膠量大的衛生間、廚房、洗手臺等區域常年濕熱、細菌繁生，密封膠在各種霉菌等微生物的侵蝕后，外觀發黑、霉變、失效，失去裝飾美化、防水密封基本性能［4］。同時，霉菌等微生物的繁殖，時常引發各類疾病、威脅人們的身心健康。為此，迫切需要開發一種粘接力學性能好、防水效果突出、防霉性能優異的防霉硅酮密封膠產品。結合單組分硅酮密封膠體系的配方上，優選防霉劑原料添加到密封膠配方中，以期制備出一款綜合性能優異、防霉效果突出的硅酮防霉密封膠。

1 試驗部分

1.1 主要原料

α，ω-羥基聚二甲基硅氧烷（107膠）（黏度80 000 MPa·s）、二甲基硅油（黏度350 MPa·s）：山東東岳化工有限公司；碳酸鈣：工業級，廣西華納新材料科技有限公司；甲基三丁酮肟基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷：工業級，湖北新藍天新材料股份有限公司;二月桂酸二丁基錫：工業級，杭州硅寶化工有限公司；防霉劑1（JKCIDE-ST3200）、防霉劑2（JKCIDE-ST200）：液體，鹽城市聚科化工有限公司;防霉劑3（AM904）：白色粉末，廣東申悅貿易有限公司。

1.2 儀器及設備

真空式雙行星混合機，安徽寶冕智能裝備制造有限公司；實驗三輥研磨機，萊州市勝龍化工機械有限公司；無油螺桿真空泵，山東澤一真空設備有限公司；電腦伺服萬能材料試驗機，東莞市力控儀器科技有限公司；電子天平，廣州標格達實驗室用品有限公司。

1.3 密封膠制備

按照工藝配方量，將107密封膠80份（質量份，下同）、補強填料碳酸鈣83份、二甲基硅油20份，投入到真空式雙行星混合機中，通過高速攪拌升溫并在料溫達到120 ℃后持續脫水150 min，制得半成品基料；待基料冷卻至50 ℃以下后，分步加入甲基三丁酮肟基硅烷5份、防霉劑若干，然后在真空-0.085 MPa混合20 min，最后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.8份、二月桂酸二丁基錫0.2份，繼續真空混合15 min；待物料混合均勻后出料，制得防霉型硅酮密封膠，裝入300 mL塑料膠瓶內密封待用。

1.4 性能測試

物理性能：拉伸強度、斷裂伸長率等性能參照GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封膠》要求進行測定；

防霉等級：參照JC/T 885—2001《建筑用防霉密封膠》及GB/T 1741—2007《漆膜耐霉菌測定法》的要求測定。

2 結果與討論

2.1 交聯劑用量對防霉密封膠性能的影響

交聯劑是密封膠體系中關鍵的組成原料，通過交聯反應將密封膠線性結構交聯成網狀彈性體，其選型與用量對密封膠的硫化、粘接性能起到關鍵影響作用［5］。試驗中在確保密封膠配方中其他材料和用量一致的前提下，通過調整交聯劑用量分別制樣，對比分析交聯劑工藝量的調整對密封膠物理性能的影響，結果見表1。

由表1可知，隨著交聯劑配方用量的逐漸增加，防霉密封膠的拉伸強度和斷裂伸長率都在逐漸的增大，密封膠的物理力學性能迅速提升［6］。但是密封膠交聯劑用量并非越多越好，當密封膠的交聯網狀太致密時，彈性與柔韌性能下降，所以，在交聯劑用量超過5%后，密封膠的斷裂伸長率隨著交聯劑的增加而減小。結果表明，防霉密封膠交聯劑選用量以5%為宜，所制密封膠物理力學性能最優。

2.2 碳酸鈣種類對防霉密封膠性能的影響

碳酸鈣是硅酮密封膠生產過程中最常見的補強填料，按照碳酸鈣生產工藝的區別，具體可分為輕質碳酸鈣和重質碳酸鈣與納米碳酸鈣［8-9］。在研發生產過程中，一般會根據密封膠性能和用途需求的不同，會選擇不同的碳酸鈣填料補強。試驗中采用單一變量法，研究了碳酸鈣填料對密封膠性能的影響，結果見表2。

由表2可知，以納米碳酸鈣填料制得密封膠具有更好的物理力學性能，這是因為納米碳酸鈣填料粒徑最小，補強效果最佳，其填充的防霉密封膠在粘接性能與柔韌性方面明顯高于粒徑大的輕質碳酸鈣與重質碳酸鈣［10］。根據碳酸鈣補強性能區別，粒徑最小的納米級碳酸鈣補強最好，輕質碳酸鈣次之，重質碳酸鈣補強最差。建議結合密封膠性能及運用場景的需求，選擇不同種類碳酸鈣或復配碳酸鈣做填料，才能制得性能更適用的密封膠產品。

2.3 防霉劑種類與用量對密封膠性能的影響

試驗選用了3種防霉劑分別制樣對比分析，其中，1#、2#為液狀防霉劑，3#為粉狀防霉劑，4#為固體防霉劑。采用單一變量法分別制樣，研究了防霉劑種類對密封膠防霉效果的影響，結果如表3所示。

由表3可知，不同種類的防霉劑對密封膠的防霉性能有一定的影響。具體來說，加入1%的1#或2#防霉劑，所制密封膠均可以達到0級最優防霉效果；以3#防霉劑為原料的密封膠，防霉性能只有1級，遠不及1#、2#防霉效果顯著；加入4#防霉劑的密封膠防霉等級只有2級，雖比未添加防霉劑的5#好很多，但防霉效果不太明顯。究其原因，可能與防霉劑種類狀態有一定的關系，其中液狀防霉劑1#和2#比較容易分散溶解；粉狀防霉劑3#和固體狀防霉劑4#在密封膠中比較難分散溶解均勻，并且后二者所制備的密封膠外觀可能有一定的粉體顆粒［11-12］。防霉劑的引進有效改善了密封膠的防霉性能，其工藝添加量與密封膠的防霉等級具有密切關系［13］。試驗在表3數據的基礎上，采用1#和2#防霉劑，添加量分別為0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%，制備密封膠樣品5個，檢測結果如表4所示。

由表4可知，隨著密封膠體系中防霉劑用量的增加，1#和2#防霉劑所制密封膠膠液的防霉性能從3級迅速提升到0級，具有優異的防霉效果。試驗還發現，無論是1#還是2#防霉劑，在用量達到1.2%時防霉等級均達到0級；但在同樣用量前提下，1#防霉劑所制備的密封膠要比2#防霉劑制備的具有更顯著的防霉效果［14］。試驗最終選用1#防霉劑作為防霉密封膠生產原料。

3 防霉密封膠綜合性能

采用本試驗工藝制備的單組分防霉硅酮密封膠，不僅物理力學性能優異，而且防霉效果比較突出，密封膠性能見表5。

由表5可知，按照該工藝制得的防霉硅酮密封膠生產工序簡潔，所制膠液粘接防霉性能優異，其粘接強度滿足GB/T 14683—2017技術指標要求，防霉等級同時符合JC/T 885—2001《建筑用防霉密封膠》與GB/T 1741—2007《漆膜耐霉菌測定法》防霉性能0級或1級的標準［15-17］。

4 結語

（1）隨著交聯劑用量的逐漸增加，單組分硅酮防霉密封膠的交聯密度不斷增大，其物理粘接性能得到迅速提升；但過量的交聯劑影響到密封膠的韌性，斷裂伸長率在上升后開始下降［18］。交聯劑用量以5%為宜，所制防霉密封膠物理力學性能最好;

（2）不同種類填料碳酸鈣所填充的密封膠物理性能有一定的差異，主要是不同類型的碳酸鈣粒徑大小不同，補強效果就有很大的區別。其中納米碳酸鈣粒徑小，其填充補強性能最優，所制備的密封膠物理力學性能最高；重質碳酸鈣與輕質碳酸鈣的粒徑較大，補強性能一般，所制備的密封膠綜合性能要稍差于納米碳酸鈣;

（3）防霉劑加入可以有效提升硅酮密封膠的防霉性能，研究發現防霉劑液體要比固體更容易分散和溶解，所制密封膠防霉性能最好［19-20］。當防霉劑工藝量不斷增大時，密封膠的防霉等級迅速提升，在防霉劑用量達到1.2%后，密封膠的防霉等級達到0級。

【參考文獻】

［1］ 幸松民，王一路.有機硅合成工藝及產品應用［M］.北京：化學工業出版社，2006.

［2］ 黃應昌，呂正蕓．彈性密封膠與膠粘劑［M］．北京：化學化工出版社，2003．

［3］ 李超，沈翔，劉明，等.長效防霉硅酮密封膠的制備及性能研究［J］.中國建筑防水，2017（5）：6-9.

［4］ 楊玉寧，程鵬，邢鳳群，等.一種中性硅酮防霉密封膠的制備及性能評價［J］.中國建筑防水，2016（22）：20-23.

［5］ 丁敬德，薛萌，趙世博，等.有機硅密封膠力學性能的影響因素探究［J］.廣東化工，2021，48（16）：13-14.

［6］ 張榮榮，張燕紅，楊秀麗，等.阻燃型雙組分硅酮結構密封膠的研制［J］.粘接，2017，38（10）：59-61.

［7］ 程小蓮，曾軍，張少鴻，等.脫醇型單組分室溫硫化硅橡膠的研制［J］.粘接，2018，39（2）：29-32.

［8］ 顏干才，杜年軍.重質碳酸鈣改性研究進展［J］.化工進展，2015（z1）：137-143.

［9］ 馮巧，丁偉娜，劉閃閃，等.無機填料復配對硅酮密封膠性能的影響［J］.中國膠粘劑，2016，25（5）：43-46.

［10］ 陳秀杰.填料處理對密封膠的影響［J］.化工設計通訊，2018，44（10）：68-71.

［11］ 胡新嵩，陳精華，黃德裕，等.防霉有機硅密封膠的研制［J］.有機硅材料，2013（4）：266-268.

［12］ 藺艷琴，聶麗川，劉若愚，等.高效防霉聚硫密封劑的研究［J］.材料工程，2007（7）：44-47.

［13］ 李劍，胡曉珍，關玥，等.建筑用硅酮密封膠防霉劑種類和防霉性能檢測技術探討［J］.上海化工，2020（6）：37-41.

［14］ 苗剛，湛露，張丹丹，等.單組分防霉有機硅密封膠的制備［J］.有機硅材料，2018，32（5）：397-400.

［15］ 陳權，潘守偉，石正金，等.硅烷改性聚醚型防霉密封膠的制備與研究［J］.廣東化工，2018，45（4）：56-57.

［16］ GB/T 1741—2007，漆膜耐霉菌測定法［S］.

［17］ JC/T 885—2001，建筑用防霉密封膠［S］.

［18］ 王軻，楊紫燕，徐曉明，等.單組分脫醇型密封膠的研制［J］.有機硅材料，2014（4）：277-280.

［19］ 張茗涵.建筑幕墻用阻燃型硅酮密封膠的熱性能［J］.合成樹脂與塑料，2022，39（1）：39-42.

［20］ 吳金坤.硅酮系阻燃劑及其阻燃技術［J］.化工新型材料，2000（9）：12-15.

收稿日期：2023-10-17；修回日期：2024-02-25

作者簡介：陳炳耀（1973-），男，高級工程師，主要從事膠粘劑、氣霧劑、潤滑劑、涂料及有機硅產品研發;E-mail：13923260301@139.com。

引文格式：陳炳耀，吳健濤，楊善杰.一種新型單組分防霉硅酮密封膠制備及性能［J］.粘接，2024，51（3）：4-6.