硅烷改性聚醚密封胶剪切强度的研究

硅烷改性聚醚密封胶剪切强度的研究

以MS聚合物为粘料，添加填料、脱水剂、偶联剂、催化剂等助剂，制备一种单组分硅烷改性聚醚密封胶。研究了MS聚合物、填料、固化条件、胶层厚度对剪切强度的影响。

关键字：MS聚合物；密封胶；剪切强度；填料；固化条件；胶层厚度

1 前言

硅烷改性聚醚密封胶（简称MS密封胶）是一种新型的环保胶粘剂。MS密封胶在日本、欧美的建筑、工业、装修等领域应用非常广泛[1，2]，近年来在国内的汽车制造领域应用越来越广泛。由于MS聚合物的主链是聚醚型，端基是可水解的硅氧烷，制备的密封胶综合了有机硅和聚氨酯的优势，具有粘接范围广泛、无需底胶、环保、耐候性优异等特点，已成为近年来国内密封胶行业研发的热点。

与其他胶粘剂一样，MS密封胶既要有密封作用，也要对粘接基材有一定的粘接力，因此，对剪切强度的研究非常必要。剪切强度不仅取决于基材表面形成的化学键、范德华力、机械力[3]，同时与胶粘剂本身的组成有密切关系。本文重点研究MS密封胶的组成及固化条件对剪切强度的影响。

2 实验部分

2.1 试验原料

MS聚合物（MS Polymer），KANEKA；紫外吸收剂Tinuvin326、光稳定剂Tinuvin770DF，汽巴精化股份公司；增塑剂DIDP，埃克森美孚公司；炭黑M570，卡博特有限公司；重质碳酸钙、纳米碳酸钙，芮城新泰纳米材料有限公司；乙烯基三甲氧基硅烷（A-171）、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（A-1120），湖北新蓝天新材料股份有限公司；二醋酸二丁基锡，和氏璧化工。

2.2 MS密封胶的制备

先将MS聚合物、填料（纳米碳酸钙/重质碳酸钙/炭黑）、增塑剂DIDP、紫外吸收剂Tinuvin326、光稳定剂Tinuvin770DF加入行星搅拌釜中真空脱水1 h。待物料冷却后，加入脱水剂A-171、偶联剂A-1120、触变剂AS150、催化剂二醋酸二丁基锡，搅拌0.5 h，出料分装。表1为MS密封胶典型配方。

2.3 MS密封胶性能测试

拉伸强度及断裂伸长率：按GB/T528《硫化橡胶和热塑性橡胶拉伸性能的测定》进行测试。将模具置于箔纸上，用胶枪将密封胶注入模具里，用刮胶刀刮平，去掉多余的密封胶，从箔纸上取下模具，胶层厚度为 2.5～3.0 mm，在23 ℃

/50%RH的条件下固化7 d，取出胶片，将其切成规定尺寸的哑铃形试片。以500 mm/min的拉伸速度，测试常温拉伸强度和断裂伸长率。

硬度：参照GB/T 531测试。

剪切强度：GB/T 7124中试片搭接长度是（12.5±0.25）mm，试片厚度（2.0±0.1）mm。本试验试片采用铝合金试片，先用No.3刚玉砂布进行均匀打磨，然后用乙酸乙酯擦干净、烘干。粘接后固化方式有5种：1）、23 ℃/50%RH的条件下固化7 d（标准固化条件）；2）、23 ℃/50%RH的条件下固化3 d，再于50 ℃/50%RH 固化4 d；3）、23 ℃/50 %RH的条件下固化14 d；4）、5 ℃/50 %RH条件下固化7 d；5）、5 ℃/50%RH条件下固化14 d。

其他测试均参照国标进行。

3 结果及讨论

3.1 MS聚合物对剪切强度的影响

表2中用不同模量的MS聚合物制备的密封胶剪切强度差异明显，随着模量的增加，剪切强度也随之提高。主要原因是MS聚合物是交联反应的主要成分，决定了胶体本身内聚强度的大小。

3.2 填料对力学性能的影响

填料对MS密封胶有很好的补强作用。表3表明不同填料的密封胶剪切强度不同。重质碳酸钙粒径偏大，制备的密封胶硬度、拉伸强度和剪切强度均较高，但缺乏弹性；纳米钙与炭黑由于粒径较小，制备的密封胶硬度低，弹性好，但剪切强度较低。将炭黑与重质碳酸钙2种填料混合使用，可以保持较高力学强度并为内聚破坏。

1）MS聚合物模量对MS密封胶的剪切强度影响较大，模量增加，剪切强度也随之增加。

2）不同填料对MS密封胶补强效果不同，炭黑与重质碳酸钙混合使用，既可以保持较高的力学强度，又可达到粘接胶层的内聚破坏。

3）适当提高固化温度，能够短期内达到充分固化，有利于剪切强度的快速提高；低温下，交联速率低，可适当延长固化时间，有利于剪切强度的提高。

4）搭接面胶层厚度在0.3 mm左右，可以达到较高的剪切强度。

参考文献

[1]胡勤斌，陈世龙，聂华英.单组分硅烷化聚氨酯密封胶的研究[J].中国胶粘

剂，2005，14（8）：31-34.

[2]Feng T M，Waldman B A.Silyated urethane polymes enhance properties of construction sealants[J].Adhesives Age，1995，38（4）：30-32.

[3]顾冬亚.胶粘剂剪切强度影响因素的研究[J].化工科技市场，2009，32（12）：31-32.

[4]林美.建筑结构胶粘剂拉伸剪切强度测定影响因素的分析[J].建筑材料，2011（1）：56-57.