白油对酸性硅酮密封胶性能的影响

陈德启，陈炳耀，姚荣茂，全文高

（1.广东三和化工科技有限公司，广东 中山528429；2.广东三和控股有限公司，广东 中山528325）

前 言

酸性硅酮密封胶属于单组分室温硫化硅橡胶主要品种之一，其通用配方包含107 基胶、交联剂、补强填料、增塑剂以及催化剂等原料，通过真空环境下混合制备而成[1]。要保证密封胶能与空气水分子缩合反应交联成弹性体，增塑剂的品种选择与用量十分关键。二甲基硅油一直是硅酮胶产品首选增塑剂原料，其化学性质稳定、不易挥发，在分子结构方面与107 基胶有良好的相容性。但随着有机硅产品市场竞争日益激烈，很多企业为了降低生产成本，纷纷使用白油代替二甲基硅油，严重地降低有机硅密封胶的渗油、硬度等物理性能，同时密封胶的拉伸强度、拉伸延长率、100%定伸模量等性能也受到严重质疑。白油少量掺入有机硅密封胶体系已成企业共识，本试验在107 基胶、交联剂、填料和催化剂固定的前提下，考察了白油添加量对酸性硅酮密封胶综合性能的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料与设备

3 号白油，化妆级，广东中海南联公司；羟基封端聚二甲基硅氧烷（107 胶），黏度50000mPa·s，江西蓝星星火有机硅公司；D-18 醋酸型交联剂，湖北新蓝天公司；二丁基二月桂酸锡，吉林华信化工厂，A-150 气相二氧化硅、201-350 二甲基硅油，山东东岳有机硅公司。

DLH-50L 行星动力混合机，佛山硕宸机械公司；WDT-W-50B2 电子万能试验机，承德精密试验机公司；LX-A 邵氏硬度计，上海研润光机公司；FM43 压流黏度计，瑞士FitechAG；YHG-9055A 鼓风干燥箱，上海姚氏仪器设备厂；QBB-37ml 比重杯，上海右一仪器公司。

1.2 密封胶制备

按工艺顺序，分别将质量份为60 份的107 硅橡胶、20 份白油增塑剂添加到清洁后的DLH-50L 行星动力混合机中，开启混合机并保持真空条件下搅拌至物料均匀；然后在负压条件下抽入5 质量份交联剂后继续搅拌，接着在高速搅拌条件下添加10质量份气相二氧化硅，直至气相二氧化硅全部搅拌均匀后加入催化剂二丁基二月桂酸锡2 质量份。最后在-0.085～-0.092MPa 真空条件下持续搅拌20min，物料充分搅拌均匀后即可出料备用。

1.3 性能测试

挤出性：按GB/T13477.3—2017《使用标准器具测定建筑密封材料挤出性和适用期的方法》测试，将装有样品的硬管切出2mm 口径，在700kPa 气压挤出样品30s，最后用天平称量挤出试样的质量。

表干时间：按照GB/T13477.5-2017《建筑密封材料试验方法第5 部分：表干时间的测定》方法，将样品挤出在试验板上开始计时，以手指端部轻触试验样上不同部位，记录手指无黏附试样所需时间。

拉断伸长率、100%定伸、模量、拉伸强度：按照标准GB/T528－2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》进行测定，用拉力试验机将哑铃状或工字环状标准试片进行拉伸测试[2]。

邵尔A 硬度：根据GB/T531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法：邵氏硬度计法》方法，将试样挤在制定方格中恒温恒湿养护7d，然后用邵尔A 硬度计压在密封胶试样至少3 个不同位置，读取硬度平均值。

渗油性：在A4 白纸上挤上20g 左右密封胶胶液，然后将纸折叠并用圆滚筒挤压成蝴蝶状（厚度4mm左右），最后放在恒温恒湿（23℃、50%）的检测室放置24h，测量A4 纸中密封胶渗油面积大小。渗油面积值大于100%，判为重度渗油； 渗油面积值小于100%，判轻度渗油，面积在10%以内判无渗油。

2 结果与讨论

2.1 白油含量对密封胶渗油性的影响

为了有效地降低有机硅密封胶的生产成本，在密封胶体系中添加大量廉价白油代替生产所需硅油，已经成为有机硅生产企业默认共识。但大量白油的加入势必会影响到密封胶的综合性能，胶条渗油情况尤为突出。为了验证白油含量与密封胶渗油性能的关系，试验分别考察了添加不同量白油硅酮密封胶渗油情况，试验数据详见表1。

表1 白油含量对密封胶渗油性的影响Table 1 The effect of white oil content on the oil permeability of the sealant

从表1 数据可以看出，酸性硅酮密封胶白油含量越大，所制胶条渗油情况越严重。当白油用量控制在10%以内时，密封胶基本不会出现渗油情况；当白油用量在10%～30%时，密封胶开始出现渗油现象并逐渐加重；最后在白油量达到30%以上时，密封胶已经达到重度渗油，严重影响密封胶使用。综合密封胶生产成本与产品性能考虑，白油添加量在15%～25%左右才能制备出物美价廉的硅酮密封胶。

2.2 白油含量对密封胶挤出性能的影响

有机硅密封胶生产用白油，是一种无色无味油状液体原料，在有机硅密封胶配方体系中不仅充当增塑剂作用，同时也是密封胶稀释原料之一。密封胶挤出性考察是施工过程必须遇到的问题，挤出性的大小与密封胶的稠度密切相关，大量稀释作用的白油加入会影响到密封胶的稠度和挤出效果。试验中做了7 组不同白油用量的密封胶试样，所制密封胶挤出性数据详见表2。

表2 白油含量对密封胶挤出性能的影响Table 2 The effect of white oil content on the extrusion performance of the sealant

从表2 数据可以看出，随着白油含量的增大，所制密封胶的挤出速率也逐渐增大。这是因为密封胶体系中白油量越大，胶液就变得越稀，自然更加容易挤出。挤出性的增加有效地提升了密封胶的施工性能，但如果挤出性太大又会出现流挂问题，造成基材污染和胶液浪费。试验发现，密封胶白油用量保持在15%～25%之间，不仅可以提升施工性能，而且胶液稠度适当不会流挂。

2.3 白油含量对密封胶表干时间的影响

表干时间是密封胶施工过程中比较关注的重要指标之一，密封胶施工过程不仅需要打胶、刮胶，还要定位和防护。如果密封胶表干时间太快，就没有足够时间操作刮胶工序，施工美观性大大打折；如果是表干时间太慢，则会严重耽误施工人员等待时间，影响到粘接密封工程进度。表3 为不同白油用量所制密封胶表干数据。

表3 白油含量对密封胶表干时间的影响Table 3 The effect of white oil content on the surface drying time of the sealant

从表3 数据可以看出，密封胶白油含量越大，密封胶的表干时间会越长，说明白油越多表干会越困难[3]；与此同时，我们还可以看出表干时间增速比较慢，整个过程中表干时间上升趋势比较缓慢，也说明了白油添加量在10%～40%范围内对表干时间影响不大。

2.4 白油含量对密封胶硬度性能的影响

市场上二甲基硅油价格比白油高出好多，部分厂家密封胶的增塑剂常用白油代替硅油使用，以达到降低成本的作用。但白油相对分子质量比硅油要低，其组成部分的饱和烷烃类在密封胶固化过程中容易挥发掉，此时最容易受到影响的就是密封胶的硬度性能。试验中选用不同白油添加量制成样品，并在不同贮存时间段分别检测密封胶硬度数据，详见表4 数据。

表4 白油含量对密封胶硬度性能的影响Table 4 The effect of white oil content on the hardness of the sealant

从表4 数据可以看出，密封胶的贮存时间在7d以内，白油使用量逐步增加时，密封胶的硬度逐渐下降。这是因为配方中填料、107 胶工艺量已经固定，白油用量增加时，密封胶固含量减少，硬度自然跟着下降。但是随着贮存时间增长，每个试样密封胶的硬度都在稳步上升，且白油量越多硬度上升越明显，主要是在密封胶长时间贮存过程中，白油已经逐渐挥发完。白油挥发后密封胶体系只有107胶、填料等成分，粘接、拉伸等力学性能严重下滑。

2.5 白油含量对密封胶力学性能的影响

表5 白油含量对密封胶力学性能的影响Table 5 The effect of white oil content on the mechanical properties of the sealant

从表5 数据可以看出，随着密封胶体系中白油含量的增加，密封胶的拉伸强度、100%定伸模量粘接性能逐渐下降，而密封胶拉断伸长率却在逐步的上升。试验结果表明，密封胶需要在拉断强度、100%定伸模量与拉伸长率之间同时满足需求，白油用量最佳为20%左右，方可确保有机硅密封胶综合性能达到最优。

3 结 论

通过上述试验发现，严格按配方以羟基封端聚二甲基硅氧烷（107 胶）为基胶，优选气相法二氧化硅为补强填料，搭配适量的醋酸交联剂、偶联剂和催化剂，可以制备出一种酸性有机硅密封胶。酸性有机硅密封胶白油用量的确定，直接影响到密封胶的渗油性、硬度等物理性能，也密切关系到拉断伸长率、拉伸强度等力学指标[5]。所以，白油虽然可以有效降低密封胶生产成本，但是用量必须控制在合理的范围内。结合试验比较发现，密封胶体系中白油添加量以15%～25%为宜，按此白油添加量制备的酸性有机硅密封胶，各项性能指标基本满足GB/T14683—2017 需求。