高耐候性单组分硅酮密封胶的研究

岑祚远，全文高，彭小琴，陈炳耀

（1.广东三和控股有限公司，广东 中山 528429；2.广东阜和实业有限公司，广东 中山 528434；3.广东三和化工科技有限公司，广东 中山 528429）

高耐候性单组分硅酮密封胶的研究

岑祚远2，全文高1，彭小琴1，陈炳耀3

（1.广东三和控股有限公司，广东 中山 528429；2.广东阜和实业有限公司，广东 中山 528434；3.广东三和化工科技有限公司，广东 中山 528429）

采用107胶、无机填料、偶联剂、交联剂、催化剂等原料制备单组分硅酮耐候密封胶，研究了催化剂用量、偶联剂、交联剂、无机填料对密封胶性能的影响。结果表明，当催化剂用量为1.2质量份时，密封胶的力学性能和耐候性能最佳；使用复配的偶联剂、交联剂、无机填料，密封胶具有优良的力学性能；复配偶联剂在基料降温时加入，密封胶具有优异的力学性能和耐候性能。

高耐候；硅酮密封胶；性能

硅酮密封胶是以聚硅氧烷为主要成分的非定型弹性体密封胶，因其具有优异的粘接性、耐热性、化学惰性和物理力学性能等，且基材适用度高，因此被广泛用于幕墙粘接、门窗粘接密封、道路、桥梁填缝密封等。耐候型填缝密封胶主要用于玻璃、铝材、石材的等基材的粘接及填缝密封，一般处于室外等环境下，容易老化，需具有优异的耐气候、耐老化性能[1～3]。本文以107硅橡胶为基胶，配以填料、各种助剂制备中性脱酮肟型硅酮耐候密封胶，考查了填料、助剂对硅酮耐候密封胶耐候性及其它性能的影响，制备耐候性能优异的硅酮耐候密封胶。

1 实验部分

1.1 主要原料及设备

107硅橡胶，工业级，广州市博顺化工有限公司；纳米碳酸钙，工业级，江西九峰碳酸钙有限公司；甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷，工业级，荆州市江汉精细化工有限公司；仲胺基类硅烷偶联剂，工业级，浙江沸点化工有限公司；增塑剂，工业级，深圳市特别科技有限公司；KAT 245催化剂，工业级，广州坚毅化工进出口贸易有限公司；钛白类色浆，自制。

QF-5实验型强力分散机，佛山市金银河机械设备有限公司；YLJ-5实验型压料机，佛山市金银河机械设备有限公司；NX-5高速分散釜，广东省佛山市诺星机械设备有限公司；ZL1009A双柱拉力材料试验机，东莞市正蓝精密仪器有限公司；邵氏A型硬度计，天发试验机械有限公司。

1.2 耐候硅酮密封胶制备

将100份（质量份，下同）107硅橡胶，50～80份填料，20份增塑剂，10份色浆投入高速分散机中，高温搅拌分散脱水1～4 h制得基料；

A：待基料降温至70 ℃以下加入7～9份交联剂，搅拌分散均匀后加入2～4份偶联剂分散均匀，再加入0.5～2份催化剂搅拌分散30 min即可；

B：在基料降温过程中加入2～4份偶联剂并搅拌分散，至温度50 ℃以下后加入7～9份交联剂，搅拌分散均匀后加入0.5～2份催化剂搅拌分散30 min即可。

1.3 性能测试

表干时间：按GB/T 13477.5—2003测试；

固化速度：使用固化深度板检测样品在标准条件下24 h固化深度；

硬度测试：按GB/T531—1999采用邵氏A型硬度计测试；

拉伸强度、拉伸伸长率：按GB/T528—1998在拉力试验机上测试；

热老化试验：按GB/T14683—2003《建筑用硅酮结构密封胶》规定方法测定。

2 结果与讨论

2.1 交联剂对密封胶综合性能的影响

交联剂对硅酮密封胶综合性能的影响见表1。由表1可以看出，乙烯基三丁酮肟基硅烷作交联剂密封胶表干时间短，但固化速度慢；甲基三丁酮肟基硅烷作交联剂密封胶表干时间长，固化速度慢；复配交联剂密封胶表干时间适中，固化速度较快。这是因为乙烯基比甲基活泼，与空气中的水分反应迅速。当密封胶的表干过快时，其表层迅速吸收水分反应，分子链紧密分布，形成了三维网状结构，阻碍了水分进一步向里层扩散，因此密封胶的固化速度受到影响[4]。综上所述，合理比例复配的交联剂综合性能更佳。

表1 交联剂对硅酮密封胶综合性能的影响Tab.1 Effect of crosslinking agents on properties of silicone sealant

2.2 偶联剂对密封胶耐候性能的影响

偶联剂对硅酮密封胶耐候性能的影响见表2。由表2可见，加入仲胺基类硅烷偶联剂密封胶粘接性能和耐老化性能很好，仲胺基活性较低是其中一个重要因素，因此，仲胺基类硅烷偶联剂是制备耐候性硅酮密封胶较理想的选择。在本实验中，B法在降温过程中加入硅烷偶联剂较A法制备耐候硅酮密封胶的粘接性能、耐候性能优越，是由于温度较高，硅烷偶联剂反应速度快，需要严格控制反应的温度。综上所述，仲胺基类硅烷偶联剂在控制温度50 ℃内的基料先于交联剂添加并分散是较理想制备高耐候硅酮密封胶的方式。

表2 偶联剂对硅酮密封胶耐候性能的影响Tab.2 Effect of coupling agents on the weathering resistance of silicone sealant

2.3 无机填料对密封胶耐候性能的影响

填料对密封胶耐候性能的影响见表3。从表3可见，气相二氧化硅对密封胶补强效果和耐候性能均优于纳米碳酸钙。其原因是气相法二氧化硅与聚二甲基硅氧烷结构相似，2者之间的作用力可以相互形成氢键，而纳米碳酸钙与密封胶之间相互作用主要以物理吸附为主[5]。

将纳米碳酸钙与气相法二氧化硅配合用作密封胶的补强填料，充分利用物理吸附和化学氢键的作用，能更大限度地增加密封胶的耐候性能及硬度、强度等力学性能。

表3 填料对密封胶耐候性能的影响Tab.3 Effect of fillers on weathering resistance of sealant

2.4 催化剂用量对密封胶性能的影响

对于脱酮肟型耐候密封胶，催化剂主要是有机锡类和有机钛类，但一般都选用有机锡类，因其对密封胶的固化速度、力学性能改善效果较好，但不符合环保要求，因此本实验采用符合环保要求的非有机锡类的KAT 245替代有机锡类催化剂。由图1可以看出，当KAT 245少于1份时，密封胶拉伸性能均随其用量增加而增强，当KAT 245用量大于1.4份时，密封胶的拉伸性能出现明显下降，热老化测试出现黄变、干胶等现象。综上所诉，当催化剂KAT 245的用量为1.2份时，密封胶的耐候性能最佳。

图1 催化剂用量对密封胶性能的影响Fig.1 Effect of catalyst amount on sealant properties

3 结论

（1）以107胶为基胶，纳米碳酸钙和气相法二氧化硅为复合填料，仲烷基类硅烷助剂为偶联剂，甲基、乙烯基复合硅烷助剂为交联剂，KAT245为催化剂可制得一种环保脱酮肟型高耐候性能的硅酮密封胶。

（2）当在107胶和复合填料制成的基料降温过程添加仲胺基类硅烷偶联剂，催化剂KAT245用量为1.2份时，制得的硅酮密封胶综合耐候性能最佳，热老化测试无开裂、黄变等现象。

[1]幸松民,王一璐.有机硅合成工艺及产品应[M].北京：化学工业出版社,2000.600-620.

[2]张墩明.酮肟型单组分室温硫化有机硅胶粘剂的研制[J].中国胶粘剂,2000,9(4)：31-34.

[3]李义涛,黄明富,刘新烁,等.单组分耐候型室温硫化硅橡胶的研制[J].胶体与聚合物,2014,32(3)：129-131.

[4]黄应昌,吕正芸.弹性密封胶与胶粘剂[M].北京：化学化工出版社,2003.

[5]彭娅.纳米碳酸钙填充室温硫化硅橡胶性能及其补强机理的研究[D].成都：四川大学,2004.

Study on one component silicone sealant with high weatherability

CEN Zuo-yuan2, QUAN Wen-gao1, PENG Xiao-qin1, CHEN Bing-yao3
(1.Guangdong Sanvo Holdings Co., Ltd., Zhongshan, Guangdong 528429, China; 2.Guangdong Fuvo Industrial Co., Ltd., Zhongshan, Guangdong 528434, China; 3.Guangdong Sanvo Chemical Technology Co., Ltd., Zhongshan, Guangdong 528429, China)

A one-component silicone sealant was prepared with 107 silicone rubber, inorganic fillers, cross-linkers, coupling agents and catalyst as the raw materials.The effects of catalyst amount, coupling agents, cross -linkers and inorganic fillers were investigated. The results showed that the mechanical properties and weather resistance of the sealant were the best when the catalyst amount was 1.2 parts; when used compound coupling agent, compound cross-linker and compound inorganic filler, the silicone sealant had good mechanical properties; when the compound coupling agent was added during cooling the base material, the sealant had excellent mechanical properties and weather resistance. This sealant is an ideal silicone sealant product with high weather resistance .

high weather resistance; silicone sealant; performance.

TQ 436+.6

A

1001-5922（2017）01-0058-03

2016-07-05

岑祚远（1991-），男，助理工程师，主要从事有机硅酮密封胶的研究。E-mail：czy804857@163.com。