硅烷改性聚氨酯密封胶的研制_刘同科

6.14
633.51
5.97
613.23
4.83
627.85
由表 3 可知，当采用碳酸钙和炭黑 2 种填料，且碳酸钙 和炭黑质量百分数分别为 25%和 10.5%时密封胶的性能最 好。 2.4 催化剂种类及用量对 SPU 密封胶性能的影响
目前用于有机硅密封胶及有机硅改性密封胶的催化剂主 要是有机锡和有机钛 2 种，其中有机钛催化剂活性不高，用于 SPU 密封胶催化时固化速度很慢，甚至不固化；常见的有机锡 催化剂用于 SPU 密封胶固化速度较快，但用量稍大，随着环 保要求的提高，其在密封胶中的用量需要严格控制，但同时要 保持密封胶的性能不降低。基于此制备出一种改性有机锡，用 于 SPU 密封胶时，胶的综合性能没有降低，反而略有提高，且 其用量比常见的有机锡催化剂小。有机锡和改性有机锡催化剂 对密封胶性能的影响见表 4。改性有机锡催化剂用量对密封胶 性能的影响见表 5（表 4 密封胶的基础配方与表5 不同）。
文献标识码：A
文章编号：1001-702X（2014）03-0068-03
Preparation of silylated polyurethane sealant LIU Tongke，HUANG Huoyang，FANG Mingzhong （Guangdong Xinzhan New Chemical Material Co. Ltd.，Zhongshan 528441，Guangdong，China） Abstract：Silylated polyurethane sealant was prepared by using silylated polyurethane prepolymer，γ-（2，3-epoxypropoxy）propy－ trimethoxysilane，3 -Aminopropyltriethoxysilane，N -Butyl -γ -Aminopropyltriethoxysilane，calcium carbonate，carbon black and catalyst. Effect of crosslinking agent，calcium carbonate，carbon black and catalyst on sealant properties are described in detail. The experi－ mental results indicated that properties of sealant are perfect when the weight ratio of γ-（2，3-epoxypropoxy）propytrimethoxysilane and N-Butyl-γ-Aminopropyltriethoxysilane is 3∶4，the amount of calcium carbonate is 25% ，the amount of carbon black is 10.5% and the amount of catalyst is 0.07%. Key words：silylated polyurethane；sealant；crosslinking agent；carbon black；calcium carbonate；catalyst
由表 4 可知，与常见有机锡催化剂相比，采用自制改性有 机锡催化剂制备的 SPU 密封胶的综合性能略有提高。
表 5 改性有机锡催化剂用量对密封胶性能的影响
参考文献：
[1] 李绍雄，刘益军.聚氨酯胶粘剂[M].北京：化学工业出版社，1998.
[2] 幸松民，王一璐.有机硅合成工艺及产品应用[M].北京：化学工业
产品出料包装，且拉伸强度降低；用量太少时，表干太慢，且胶
的性能达不到理想效果。最佳催化剂用量为 0.07%。
3结语
出版社，2003. [3] 黄应昌，吕正芸.弹性密封胶与胶粘剂[M].北京：化学工业出版
社，2003. [4] 胡勤斌，陈世龙，聂华英.单组份硅烷化聚氨酯密封胶的研制[J].
中国胶粘剂，2005，14（8）：31-34. [5] 修玉英，贾云龙，罗钟瑜.硅烷改性聚氨酯的合成[J].化工新型材
挤出性
催化剂用量 表干时间 拉伸强度 断裂伸长率
/%
/min（23 ℃） /MPa（23 ℃）
/%（23
℃）
（/ ml/min） （23 ℃，50%）
0.02
52
3.27
722.33
190
0.07
25
4.76
603.25
168
0.12
5
3.58
500.45
155
由表 5 可知，催化剂用量太多时，表干时间缩短，不利于
胶的情况下，其粘接范围已从对常用建筑材料（如金属、玻璃、 砖石等）的粘接扩展到对 PVC、ABS、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯等 基材以及对各种漆面（包括聚丙烯酸酯型、环氧型、聚氨酯型 和磁漆型漆面）的粘接，并取得了良好的粘接效果[4]。
以硅烷改性聚氨酯预聚体、碳酸钙、炭黑、硅烷交联剂、催 化剂为主要原料制备了 SPU 密封胶[5-7]。考察了交联剂、催化 剂、炭黑和碳酸钙对 SPU 密封胶的影响，并通过对表干时间、 挤出性、拉伸强度、断裂伸长率等性能测试得出了最优配比。
中国科技核心期刊
硅烷改性聚氨酯密封胶的研制
刘同科，黄活阳，方铭中
（广东新展化工新材料有限公司，广东 中山 528441）
摘要：以硅烷改性聚氨酯（SPU）预聚体、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（正丁基）-γ-氨丙基
三甲氧基硅烷、碳酸钙、炭黑和催化剂制备硅烷改性聚氨酯密封胶。详细论述了交联剂、碳酸钙、炭黑及催化剂对密封胶性能的影
（3）拉伸强度、断裂伸长率：将模具置于箔纸上，把胶注入 模具中，将多余的胶用刀具刮平，取下模具。每组样品制备 5 个试样，厚度为 2 mm，在温度（23±5）℃、相对湿度（55±5）%的 标准条件下固化 7 d，取下样品将其切成“1”型哑铃状试样。按 GB/T 528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能 的测定》测试。
制备工艺流程：SPU 预聚体+碳酸钙→搅拌均匀→加炭 黑→加交联剂，真空搅拌→加催化剂，真空搅拌→成品。 1.3 性能测试
（1）表干时间：按 GB/T 13477.5—2002《建筑密封材料试 验方法 第 5 部分：表干时间的测定》测试。
（2）挤出性：按 GB/T 13477.4—2002《建筑密封材料试验 方法 第 4 部分：原包装单组分密封材料挤出性的测定》测试。
料，2005，33（3）：1-4. [6] 马仁杰，王自新，魏克超，等.有机硅改性密封剂研究进展[J].化学
推进剂与高分子材料，2005，3（1）：22-27. [7] 史小萌，马启元，戴海林.硅烷化聚氨酯及其密封胶的制备和性
硅烷改性聚氨酯（SPU）密封胶兼具聚氨酯密封胶和硅酮 密封胶的优点，又克服了 PU 密封胶和 SR 密封胶的缺陷[3]。 SPU 密封胶的 VOC 排放低，符合环保要求，并且在不施用底
收稿日期：2013-12-04 作者简介：刘同科，男，1984 年生，河南濮阳人，工程师，主要从事有 机硅产品的研究开发。
表 3 炭黑和碳酸钙用量对密封胶性能的影响
碳酸钙 /% 32.5 28.0 25.0 25.0 0
炭黑 /% 0 7.3 10.5 17.5 25.0
外观
细腻光滑 细腻光滑 细腻光滑 表面有颗粒 表面有颗粒
拉伸强度 断裂伸长率 /MPa（23 ℃） 633.70
1实验
1.1 原料和仪器 SPU 预聚体，迈图高新材料集团；碳酸钙，美国特种矿物
公司；γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560）、γ-氨丙 基三乙氧基硅烷（KH-550）：湖北武大有机硅新材料股份有限 公司; N-（正丁基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（KH-558），迈图 高新材料集团；炭黑，卡博特化工有限公司；催化剂，自制。
NEW BUILDING MATERIALS
·69·
刘同科，等：硅烷改性聚氨酯密封胶的研制
表 4 不同催化剂对密封胶性能的影响
催化剂 种类
挤出性
表干时间 拉伸强度 断裂伸长率
/min（23 ℃） /MPa（23 ℃）
/%（23
℃）
（/ ml/min） （23 ℃，50%）
有机锡
28
5.86
611.11
行星搅拌机，罗斯（无锡）设备有限公司；电子万能实验 机，深圳三思纵横科技股份有限公司。
·68· 新型建筑材料
2014．3
刘同科，等：硅烷改性聚氨酯密封胶的研制
1.2 制备工艺
密封胶各成分质量配比见表 1。
表 1 密封胶各成分配比
%
SPU 预聚体 碳酸钙 炭黑 KH-560 KH-550 KH-558 催化剂 35～65 20～35 7～15 0.8～1.5 2.5～3.0 0.6～1.2 0.3～0.6
0前言
有机硅密封胶及有机硅改性密封胶由于具有优异的耐候 性、防水、防尘等众多优点被广泛地应用于建筑、交通运输、家 居等众多行业[1]。目前市场上性能高的密封胶有聚氨酯（PU） 密封胶和硅酮（SR）密封胶等。PU 密封胶强度高、弹性好、耐 油性好，但存在固化时易起泡、固化速度慢，在玻璃、金属等材 料上使用时需要底涂等缺陷[2]。SR 密封胶克服了 PU 密封胶 的缺陷，但存在装饰性差、不能涂布、撕裂强度较低、表面易污 染等缺陷。
水
O
O
O
→→→ Si — O —Si —OR SiOR
→→
— Si →→→
OR
反应式中：R 为甲基或乙基。 2.2 交联剂种类对密封胶性能的影响
当采用 KH-560、KH-550 或 KH-558 其中一种作为交联 剂时，SPU 密封胶的挤出性相差不大，但表干时间和拉伸强度 等性能相差较大。KH-560、KH-558 和 KH-558 对密封胶的 性能的影响如表 2 所示。