国内建筑用密封胶的研究进展 2012年8月14日

前 言
   密封胶是用于现场嵌填 、粘结接缝 、常温固化的弹性 密封材料 ，是近 l0年迅速发展起来的新型建材 。随着城市建筑现代化 、建筑设计施工技术进步 、 装修档次的不断提高 ，密封胶在建筑工程和家庭装 修中的消费量迅速增长，有力地推动着密封胶产业 发展。密封胶分弹性型和非弹性 型，弹性密封胶能经受接缝一定限度内的伸缩运动，具有粘接和密封的双重功能，目前已是密封材料的主体。我国最早用于建筑的是聚硫型建筑结构接缝密封用胶 ，以后相 继发展了硅酮和聚氨酯等高性能密封胶 ，其品种和数量也越来越多 ，发展十分迅速。
1  聚硫型密封胶
    聚硫橡胶分子主链上含有硫原子 (其结构中含有一S 一键)，能在常温甚至一l0℃硫化 ，硫化产品收缩性很小 ，制成的密封胶对各种被粘物有良好的粘接 性 ，耐臭氧 、耐候性好、耐油性好 ，湿 、气透过性低 ，尤 其是具有长期耐水性 ，因而是防水密封胶的理想材料。液态聚硫橡胶的硫醇端基的化学性质比较活泼 ， 在常温下可以和许多金属氧化物、金属过氧化物、无机氧化剂和有机过氧化物发生氧化反应，硫醇端基经氧化反应生成二硫键，形成高分子量的橡胶弹性体。
1．1 单组分聚硫型密封胶
    液态聚硫橡胶只有在固化剂(硫化剂)作用下才能制成密封胶 ，固化剂可与活泼硫醇端基起反应而使液态多硫聚合物转变为弹性体。过氧化钙是单组分聚硫密封胶常用的固化剂，可用于；浅色密封胶 。全一武研制发明的聚硫聚脲增强的聚硫密封胶由液体聚硫橡胶 (分 子量 500-10000、100质量份)、金属氧化物 (8~10质量份)、偶联 剂(5-8质量份)、无机填料(30～50质量份)、聚硫聚脲预聚体 、混合胺类组成，密封胶的力学性能比常用的聚硫密封胶提高 50％左右。赵志正等所开发的单组份聚硫氨酸甲酸酯密封胶用对一硝基亚苄基胺作为固化剂 。该固化剂在水解时能分解出对硝基苯甲醛，这种结晶物质又是一种能改善密封胶性能的填充剂。作者还就温度对密封胶固化时间的影响、反应基团比例对密封胶性能的影响、填充剂用量对物理机械性能的影响以及填充剂品种对材料水溶胀性的影响进行了较全面的研究。
    目前，聚硫密封胶在国外各类建筑物上应用已取得了较好的效果。然而单组份聚硫密封胶由于储存稳定性差的问题至今尚未解决，生产及应用单位较少 。
1.2  双组分聚硫型密封胶
    双组分聚硫型密封胶是 目前生产与应用较多的密封胶。活性二氧化锰是最常用的双组分聚硫密封胶的固化剂。二氧化锰与二氧化铅相 比，毒性低 ，用其配制的密封胶贮存稳定、耐紫外老化。
    聚硫密封胶具有气密性良好 ，固化剂用量的许可误差范围大 ，固化后强度高 ，在使用前密封胶的各组分能保持良好的状态。在建筑工程中，双组分聚硫密封胶得到了广泛的推广和应用 ，被大量地用于外墙预制板接缝处的密封。
    郑州中原应用技术研究开发有 限公司继研制出主要用于建筑 、交通运输制冷等行业。山东宇龙密封材料有限公司研制成功的中空玻璃用聚硫弹性密封胶 ，它属室温双组分密封胶 ，分为主剂和固化剂 ，将二者混合后制成一种低粘度硫化固化较快的密封胶，从而加快施工进度，降低生产成本。河北街水华鑫橡塑有限公 司研制成功了一种双组分聚硫防水密封膏，该密封膏具有 良好的耐久性 、气密性和防水性 ，且无毒无害 、对环境 无污染 ，特别是在混凝土 、钢筋等粘接中，其最大拉伸强度达到 0．87MPa，最 大伸长率不小于 273％，下垂度不大于3mm，使用寿命达 60年以上。
    张宪武嘲所制备的改性聚硫中空玻璃密封剂具有优异的耐水 、耐候及耐紫外线老化性能，与传统的聚硫中空玻璃密封剂相 比，成本低 、密度小 、外观好 ，因此有很强的市场竞争力。另外研究还发现，用改性聚硫橡胶部分代替聚硫橡胶生产中空玻璃密封剂可以大大减少因生产聚硫橡胶而造成的废水污染和能源浪费，该产品不仅经济效益好，而且社会效益也比较突出。
    乔守莲等采用环氧树脂改性聚硫橡胶制备的双组份密封胶主要用于 中空玻璃周边 的粘接与密封。两组份都不含增塑剂和其他溶剂。一组份是以液体聚硫橡胶为主，另一组份以环氧树脂为主 ，使用时，两组份按一定比例混合 ，固化后可产生 良好的弹性和密封性和优异的耐水性及耐紫外线性能。聚硫密封胶 的不足之处是压缩性大，易老化变硬 ，粘度及硬化速度对温度的依赖性大 ，有臭味 ，适用温度范 围(根据配方不同)在一40～120~C。
2  硅酮型密封胶
    目前市场上常见的有机硅密封胶主要有脱醋酸型 、脱酮肟型(硅酮型)、脱醇型等。由于脱醋酸型密封胶气味大，有腐蚀性 ，脱醇型硫化速度慢 ，保存性和粘接性较差 ，因此脱酮肟型密封胶的用量逐步增加。硅酮密封胶除具有一般有机硅密封胶所具有的优良性能外 ，如耐寒、耐热、耐老化、防水、防潮、伸缩疲劳强度高 、永久变形小、无毒等，还具有无臭、对一般材料无腐蚀的特点，因此通用性强，应用广泛。
    硅酮密封胶的基本成分是羟端基二有机硅氧烷聚合物和多官能硅氧烷交联剂，同时添加催化剂 、补强剂、增粘剂 、颜料及辅助调节剂等，经复配 、混合、均化成在室温湿气(或双组分混合)下能缩合固化(R rV)。RTV经交联固化后为三维结构的弹性体。
2．1 单组分硅酮型密封胶
    单组分硅酮建筑密封胶是以羟基封端的聚二甲基硅氧烷作基础胶料 ，酮肟基硅烷作交联剂，在无水的条件下与增塑剂、填料 、催化剂 、粘接促进剂 、硫化促进剂等混合均匀 ，灌装在密封容器中 ，使用时从容器中挤 出，接触大气 中的湿气后，硫化成性能优异的弹性体。近年来单组分密封胶在建筑方面的应用发展很快，它可用作预制件的嵌缝密封材料 、防水堵漏材料以及金属窗框上镶嵌玻璃的密封料。
    郑强发明可修饰性 的有机硅密封胶，它的组份按质量份数计 的含量如下 ：羟基封端的聚有机硅氧烷 100份 、羟基 封端的改性聚有 机硅氧烷 10-50 份 、填料 5～2o0份 、交联剂 l～lO份 、催化剂 0．Ol～2 份 、增粘剂 0．1～lO份。制备时先将填料干燥 ，然后将羟基封端的聚有机硅氧烷和羟基封端的改性有机硅氧烷及填料在_0．O1～O．O1MPa的真空密封条件下混合 ，再加入增 粘剂 、交联剂 和催化剂混合均匀 ，真空脱除气泡 ，密封保存即可 ，该密封胶能够被醇酸 、丙烯酸以及聚氨酯类涂料涂敷 、生产及施工方便、环境友好 、粘接性能好 ，储存性稳定。
    另外 ，杨顺生发明了纳米稀土硅酮密封胶 ，他在原常温硅酮密封胶的基础上，增加了稀土元素、纳米活性物质，与现有技术相比，提高产品的密封性能，弥补其在耐高、低温上存在的缺陷，达到高度密封的要求 ，可广泛用于电子元件 、家用电器 、电热电极 以及各种元件的定位 固定 ，粘接 、密封，耐温范围为 ：一60～+300oC，耐压力可达 l0MPa。
    王有治研究制备了一种 中性硅酮石材密封胶 ，其特点是采用一二羟基聚硅氧烷为基料 ，引入硅烷内增塑剂及其辅助添加剂 ，如甲基羟基聚二甲基硅烷 、二氧化硅 、甲基三甲氧基硅烷和有机钛 、有机锡化合物等 ，于真空度 0．06-0．095MPa进行化学反应制得 中性硅酮石材密封胶 。生产过程中无三废产生，有显著的经济效益和社会效益 。
    王有治还研究制备了阻燃性硅酮结构密封胶，该密封胶采用结构式为 仅，‘I)一二羟基聚硅氧烷 100份(质量份下同)，活性碳酸钙 60-100份 ，加入真空搅拌机内于温度 80-150~C、真空度 0．06-0．099MPa，脱水共混 30～300min，冷却得到基料，在室温下将 l，3，5，7一四甲基环 四硅氧烷 0．03-0．2份 、处理碱式碳酸锌 lO～5O份 、交联剂 2～l5份 ，硅烷偶联剂 0．5～ 5份 、催化剂 0．5～5份 、铂螯合物 0．05-5份 、聚二甲基硅氧烷 l～lO份加入高速分散搅拌机或行星搅拌机内与基料一起于真空度 0．06-0．099MPa、转速 20- 600r／min进行化学反应 30～150min制得单组分室温硫化阻燃性硅酮密封胶。该密封胶具有很好的物理力学性能 、阻燃性 、粘接性及储存稳定性。
    何汾发明了一种中性硅酮密封胶，该密封胶采用八甲基环 、四硅氧烷 、碳酸钙 、沉淀 SiO 、六 甲基二硅氮烷 、气相 SiOz、正硅酸乙酯和二丁基二月桂酸锡为原料在常温下制成中性硅酮密封胶，具有对金属无腐蚀作用 ，粘合性好，成本低等优点。