引言

　　硅酮密封膠因其優(yōu)異的粘結密封性、無臭味、寬廣的使用溫度范圍、在苛刻環(huán)境中能保持良好的物理性能及耐老化性能，且使用方便，被廣泛地應用于建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業(yè)大百科提供）、石材、門窗和中空玻璃領域。國內目前生產(chǎn)石材用硅酮密封膠的廠家很多，國內外高、中、低檔產(chǎn)品在市場中競爭激烈。密封膠主要用于接縫的密封，對彈性要求較高，對強度沒有要求。理論上講，只要接縫設計得當，并不一定要選擇位移能力高的密封膠。但是由于實際工程中可能存在較大的偏差，導致局部膠縫過窄，這些部位的密封膠若無法滿足接縫的變形（詞條“變形”由行業(yè)大百科提供），其位移能力以及在大變位的反復作用下對基材的粘結能力達不到要求，一段時間后就會發(fā)生開裂、漏水等問題。因此，實際工程中選用位移能力較高的密封膠，具有優(yōu)良的、持久的水密和氣密性能，可以降低日后出現(xiàn)滲漏的概率。所以開發(fā)高位移能力密封膠具有重要的意義。本文的高位移能力石材用硅酮密封膠是以不同粘度α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷配合使用，含甲基（詞條“甲基”由行業(yè)大百科提供）型、乙烯基型和苯基型酮肟基硅烷為交聯(lián)劑，通過選取合適的納米活性輕質碳酸鈣，對各組分的優(yōu)化配比，研制成功了各項性能優(yōu)異的石材用硅酮密封膠。

　　1 實驗部分

　　1.1 實驗原料

　　107(α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷)，工業(yè)級，美國道康寧公司;含甲基型酮肟基硅烷、含乙烯型酮肟基硅烷、含苯基型酮肟基硅烷，自制;二月桂酸二丁基錫，工業(yè)級，德國高施米特化工有限公司;納米活性輕質碳酸鈣 THIXO-CARB500，工業(yè)級，美國特種礦物有限公司JT1;納米活性輕質碳酸鈣，工業(yè)級，日本丸尾碳酸鈣工業(yè)株式會社JT2;納米活性輕質碳酸鈣，工業(yè)級，湖北凱龍化工集團股份有限公司JT3;γ-氨丙基三乙氧基硅烷，分析純，浙江沸點化工有限公司。

　　1.2 高位移能力石材用硅酮密封膠的配制和試樣的制備

　　在室溫下，將α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷和納米活性輕質碳酸鈣按一定比例混合，在捏合機中真空共混脫水;再在行星式攪拌機中加入計量的交聯(lián)劑、催化劑和其他助劑;室溫固化得到單組分高位移能力石材用硅酮密封膠，制成試樣，進行各項性能測試。

　　1.3 性能測試

　　按GB/ T 13477.4-2002標準測定試樣的擠出性。按GB/ T 13477.5-2002標準測定試樣的表干時間，基材選用玻璃板。按GB/ T 13477.6-2002標準測定試樣的下垂度，基材選用非陽極氧化鋁合金槽。按GB/ T 13477.8-2002標準在花崗石上測定試樣的拉伸模量。按GB/ T 13477.10-2002在花崗石上測定試樣的定伸粘結性。按GB/ T 13477.11-2002在花崗石上測定試樣的浸水后粘結性。按GB/ T 13477.13-2002在花崗石上測定試樣的冷拉熱壓后粘結性。按GB/ T 13477.17-2002標準測定試樣的彈性恢復率，基材選用U型鋁（詞條“鋁”由行業(yè)大百科提供）條。按GB/ T 13477.19-2002標準測定試樣的質量損失率，基材選用金屬環(huán)。按GB/ T 23261-2009標準測定試樣的污染性，基材選用白色大理石（詞條“大理石”由行業(yè)大百科提供）。

　　2 結果與討論

　　2.1 不同α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷配比對密封膠性能的影響

　　基膠的選擇對密封膠的擠出性、彈性恢復率、拉伸模量和定伸粘結性(150%)等性能有較大影響，將粘度30Pa·s的107基膠A、粘度10Pa·s的107基膠B和粘度3000mPa·s的107基膠C按質量比復配，調節(jié)基礎聚合物的粘度。

　　　　注：107基膠用量100份，納米活性輕質碳酸鈣用量80份，交聯(lián)劑用量0.2份，二月桂酸二丁基錫適量，γ-氨丙基三乙氧基硅烷用量1份。

　　由表1發(fā)現(xiàn)，隨著B和C兩種107基膠加入量的逐漸增加，密封膠的粘度由30Pa·s逐漸降至22Pa·s。從表中可以看出，當僅有107基膠A時，密封膠的彈性恢復率和拉伸模量都較低，分別僅為68%和0.45MPa;B和C兩種107基膠的加入，使得密封膠的彈性恢復率開始出現(xiàn)上升趨勢，拉伸模量也隨之增加，當A:B:C=100:20:5時，密封膠的彈性恢復率提升至最高點，為87%;這是由于較小粘度的α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷用量越多，羥基含量越多，交聯(lián)點越多，集中交聯(lián)效應越明顯，交聯(lián)網(wǎng)絡的進一步增強可以提高密封膠的拉伸模量，這也有助于密封膠的彈性恢復。然而隨著加入量的進一步增加，當A:B:C=100:20:10時，拉伸模量進一步增加至0.7MPa，而彈性恢復率卻發(fā)生下降，下降至82%，甚至在A:B:C=100:30:5和100:30:10時，密封膠無法達到定伸粘結性(150%) 的指標;這是由于交聯(lián)密度越高，越易限制聚硅氧烷分子鏈間的自由滑動，分子鏈變得更僵硬，分子鏈間的自由體積隨之減少[3]，無法滿足定伸粘結性(150%) 的要求，也就是拉伸模量太高不利于密封膠彈性恢復率的提高。當A:B:C=100:20:5復配時，密封膠經(jīng)定伸粘結性(150%) 測試后無破壞，達到最佳的彈性恢復率為87%，拉伸模量為0.6MPa。107基膠粘度越小，其分子量越小，雖然加入了小分子量的107基膠，但是固化較為完全，無小分子物質滲出，不污染石材。

　　2.2 納米活性輕質碳酸鈣對密封膠性能的影響

　　　　注：粘度30Pa·s、粘度10Pa·s和粘度3000mPa·s的107基膠按質量比100:20:5復配作為基礎聚合物，107基膠用量100份，納米活性輕質碳酸鈣用量80份，交聯(lián)劑用量0.2份，二月桂酸二丁基錫適量，γ-氨丙基三乙氧基硅烷用量1份。

　　對比三種納米活性輕質碳酸鈣對密封膠性能的影響，通過表2可以看出，三種填料均能給予密封膠很好的觸變性，JT1的各項性能最優(yōu)。添加JT1和JT2兩種類型的填料后，密封膠的表觀好，JT3這款國產(chǎn)的填料會使密封膠表觀變差，且擠出性也變差。這是由于納米活性輕質碳酸鈣通過表面改性，納米活性輕質碳酸鈣能與有機聚合物具有良好的相容性。而JT3與107基膠的相容性差，且含水量高。活性納米輕質碳酸鈣的含水量對單組份濕氣固化的密封膠有很大影響。活性納米輕質碳酸鈣經(jīng)過表面包覆改性，經(jīng)過高溫真空脫水，仍有一部分的水分很難除盡，這些水分在后期會緩慢的釋放，使得產(chǎn)品的粘度變大，擠出性變差。相比其他兩種填料，JT3的增強效果也較差，未能達到國家標準所要求的定伸粘結性(150%) 不破壞。而含填料JT1的密封膠有最好的彈性恢復率(90%)，居次位的是含填料JT2(87%)，但考慮到填料JT2在成本上相比填料JT1要有一定優(yōu)勢。因此最終選擇JT2作為本體系的填料。

　　2.3 交聯(lián)劑對密封膠性能的影響

　　將含甲基型酮肟基硅烷MOS、含乙烯型酮肟基硅烷VOS與含苯基型酮肟基硅烷POS復配，以0.2份添加至基膠內，表3為交聯(lián)劑并用對密封膠性能的影響。

　　注：粘度30Pa·s、粘度10Pa·s和粘度3000mPa·s的107基膠按質量比100:20:5復配作為基礎聚合物，107基膠用量100份，納米活性輕質碳酸鈣用量80份，交聯(lián)劑用量0.2份，二月桂酸二丁基錫適量，γ-氨丙基三乙氧基硅烷用量1份。

　　由表3發(fā)現(xiàn)，隨著交聯(lián)劑VOS加入量的逐漸增加，密封膠的表干時間逐漸縮短，這是由于含乙烯型酮肟基硅烷的縮合交聯(lián)活性較高。從表中可以看出，當僅有交聯(lián)劑MOS時，密封膠在硫化過程容易產(chǎn)生開裂，即使添加了增粘劑（詞條“增粘劑”由行業(yè)大百科提供）γ-氨丙基三乙氧基硅烷，仍不能達到定伸粘結性(150%) 的要求。VOS和POS兩種類型的交聯(lián)劑的加入，使得密封膠能達到定伸粘結性(150%) 的要求，其彈性恢復率也開始出現(xiàn)上升趨勢，當MOS:VOS:POS=100:40:30時，密封膠的彈性恢復率提升至最高點，為89%。首先，在大變位的反復作用下，密封膠更應保證對被粘基材有良好的粘結性能，含苯基型酮肟基硅烷，可以改善對接觸基材的粘接（詞條“粘接”由行業(yè)大百科提供）性[1]，可以改善密封膠的定伸粘結性(150%) 。另外含乙烯型酮肟基硅烷VOS的縮合交聯(lián)活性較高，與含甲基型酮肟基硅烷MOS并用可以防止脫酮肟型單組份密封件在硫化過程產(chǎn)生開裂，交聯(lián)度的適度增加可以提高密封膠的拉伸模量，這也有助于密封膠的彈性恢復。然而隨著加入量的進一步增加，當MOS:VOS:POS=100:60:30時，拉伸模量進一步增加至0.74MPa，而彈性恢復率卻發(fā)生下降，下降至77%;這是由于交聯(lián)密度（詞條“密度”由行業(yè)大百科提供）越高，越易限制聚硅氧烷分子鏈間的自由滑動，分子鏈變得更僵硬，不利于密封膠彈性恢復率的提高。當MOS:VOS:POS=100:40:30復配時，密封膠經(jīng)定伸粘結性(150%) 測試后無破壞，達到最佳的彈性恢復率為89%，拉伸模量為0.62MPa，污染性為0mm。

　　2.4 性能指標

　　　　由表4可看出，制得的高位移能力石材用硅酮密封膠的性能符合GB/T 23261-2009的標準要求。

　　3 結論

　　粘度30Pa·s、粘度10Pa·s和粘度3000mPa·s的107基膠按質量比100:20:5復配作為基礎聚合物，含甲基型酮肟基硅烷、含乙烯型酮肟基硅烷與含苯基型酮肟基硅烷按質量比100:40:30復配作為交聯(lián)劑，填料納米活性輕質碳酸鈣選用JT2，此時石材用硅酮密封膠經(jīng)定伸粘結性(150%) 測試后無破壞，彈性恢復率為89%，拉伸模量為0.62MPa，下垂度為0mm，擠出性為424ml/min，表干時間為2h，污染性為0mm，位移能力達50級，符合GB/T 23261-2009的標準要求。

　　參考文獻

　　[1] 黃文潤. 液體硅橡膠（詞條“液體硅橡膠”由行業(yè)大百科提供）[M]. 成都, 四川科學技術出版社, 2009.

　　[2] 曾容, 張冠琦. 硅酮建筑密封膠應用過程常見問題分析 [J]. 中國建筑防水, 2012 (21): 18-24.

　　[3] 章堅, 葉全明. 乙烯基含量對加成型硅橡膠性能的影響[J]. 有機硅材料, 2008, 22(5): 286-289.