单组分硅烷改性聚醚密封胶的研制及应用_薛纪东

4.0
Tensile strength/MPa
3.5 3.0
2.5 2.0
1.5
Fig. 3
5
10
15
20
25
M570 amount/phr
图 3 M570 用量对 MS 密封胶拉伸强度的影响
The effects of M570 amount on the tensile strength of MS
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化学基团产生键合作用，参与交联、固化，缩短表干 时间[3 ]。 2.1.2 MS 密封胶固化后的拉伸强度及拉断伸长率
拉伸强度是密封胶的重要性能参数，实验采用 基本配方中含 60 份 SHENGKE- 206、2 份 WD- 21、2 份 WD- 51、1.5 份 U- 220H、M570 为变量进行了实 验，数据如图 3 所示：M570 添加量为 5 份时，拉伸 强度仅 1.5MPa；随着 M570 用量的增大，拉伸强度 相应增大，当用量达到 25 份时，拉伸强度达到 3.9MPa。若继续增大 M570 用量，胶料将很难混合、 分散均匀。在保证产品外观及工艺操作性的前提 下，广研牌 8937 型号 MS 密封胶优选 M570 用量为 25 份。炭黑的补强作用在于它的表面活性，MS 预聚 物吸附在具有活化点的炭黑表面上而形成化学吸 附，构成一种能够滑移的强固的键，使应力分布均 匀；除此之外，经 MS 预聚物润湿的炭黑还可与其形 成一种物理吸附，能够吸收外力的冲击。这两种作 用使炭黑对 MS 密封胶起到良好的补强效果。
45 40 35 30 25 20 15
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 U- 220H amount/phr
图 1 催化剂 U-220H 用量对 MS 密封胶表干时间的影响 Fig. 1 The effects of U -220H amount on the tack free time of MS
拉伸剪切强度，按 GB/T 7124- 2008— ——《胶粘 剂拉伸剪切强度的测定 （刚性对刚性）》 的规定试 验；
固化速度，按 HG/T 4363- 2012—— —《汽车车窗 玻璃用单组份聚氨酯胶粘剂》的规定实验。
2 结果与讨论
2.1 MS 密封胶的表干时间及固化后力学性能的 研究 2.1.1 表干时间
实 验 考 察 了 催 化 剂 U- 220H 及 黏 附 促 进 剂 WD- 51 的用量对 MS 密封胶表干时间的影响。基本
Tack free time/min
配方中含 10 份 M570、100 份 SHENGKE- 206、2 份 WD- 21、2 份 WD- 51 时，U- 220H 用量与 MS 密封胶 表干时间的关系如图 1 所示：当 U- 220H 用量为 1.0 份时，表干时间为 45min，随着 U- 220H 加入份数的 增大，密封胶的表干时间减少，用量达 2 份时，表干 时间仅需 14min。实验产品在室温、湿气存在下，端 硅烷基中的烷氧基将水解成硅醇基，硅醇基经缩聚 反应，使密封胶体系脱黏、表干，进而交联形成三维 网络结构，实现深层固化。U- 220H 对烷氧基与羟基 化合物的催化活性非常大，可明显促进反应速度， 但加入份数达到 1.6 份时，表干时间在 20min 以内， 减少幅度趋于平缓。考虑到工艺操作性，实验采用 加入份数为 1.5 份时比较适宜。
上述优点预示着 MS 密封胶适于在建筑业、运
输业和汽车制造业等领域中推广应用，具有较广阔 的应用前景。本工作以 KANEKA 公司的 S303H 作 为基础聚合物，研制了单组分湿固化 MS 密封胶产 品，对其部分性能进行了研究，介绍了其在车辆行 业的应用。
1 实验部分
1.1 主要原材料 MS 聚合物，S303H，KANEKA 公司；邻苯二甲酸
XUE Ji-dong and LI Ji-ming （Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute Co. Ltd., Guangzhou 510700, China） Abstract: The effects of catalyst amount on the tack free time and mechanical performance of the one -component moisture curable silylated polyether（MS）sealant prepared with using MS as matrix polymer were discussed. The improvement for the stability of this sealant was studied. With the increase of U-220H amount, the tack free time gradually decreased. When the U-220H amount were more than 1.6 portions, there was no obvious decrease in tack free time. And the tack free time increased significantly when the composition of MS sealant was without WD-51 as adhesion pro － moter. The results showed that the tensile strength of cured MS sealant was 3.9MPa when the carbon black amount was 25 portions and the elongation at break decreased because of the addition of WD-51 which would make the crosslinking density higher. Using the WD-21 as water absorbent could effectively improve the storage stability of the one-component moisture curable MS sealant. Key words: MS sealant; catalyst; tack free time; mechanical property; storage stability
收稿日期：2015- 07- 06 作者简介：薛纪东（1975-），男，湖北 荆门人，工程师，主要从事密封胶的研究开发工作。
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薛纪东等，单组分硅烷改性聚醚密封胶的研制及应用
Vol． 37，No． 5，2015
O’）-（OC- 6- 11）- 锡，U- 220H，日东化成株式会社。 1.2 实验方法
引言
端硅烷基聚醚密封胶 （以下简称 MS 密封胶）， 是以 KANEKA 公司开发的端硅烷基聚醚（MS 聚合 物）为基础聚合物制备得到的一类新型硅烷改性聚 醚密封胶。MS 聚合物的结构特征是主链为大分子 聚醚，端基是含有可水解基团的硅烷基，以它为基 体 的 MS 密 封 胶 固 化 后 的 网 络 结 构 交 联 点 是 Si- O- Si 键，交联点与交联点之间是大分子的聚醚 长链。MS 密封胶继承了硅酮弹性密封胶和聚氨酯 弹性密封胶的优点，表现出优良的耐候性、耐久性、 高的抗形变位移能力，良好的粘接性、涂饰性、环境 友善性、低粘污性以及优良作业性能，可应用于多 个工业领域[1,2 ]。
基本配方：S303H，100 份；DIDP，40 份；填料及 其余助剂，变量。
工 艺 ：将 S303H、SHENGKE- 206、DIDP、M570、 钛白粉等，按所需份数加入行星搅拌机反应釜中， 于 90℃、0.090±0.005MPa 真空度条件下混合均匀， 并维持该条件搅拌 120min；将釜内温度降至 50℃ 以下，充入氮气，加入 WD- 21、触变剂、光稳定剂，混 合 均 匀 ； 加 入 WD- 51、U- 220H 等 助 剂 ，0.090 ± 0.005MPa 真空度条件下混合均匀；充氮解除真空至 常压，然后物料出釜、检验、分装制得成品。
sealant
另外，实验采用 WD- 51 为黏附促进剂，发现其
用量对实验密封胶产品的表干时间有一定影响。图
2 所 示 实 验 的 基 本 配 方 中 含 10 份 M570、100 份
SHENGKE- 206、2 份 WD- 21、1.5 份 U- 220H，由图
2 中数据可见：配方组分中不加 WD- 51 时，MS 密封
胶的表干时间显著增加，约 120min；用量大于 1 份
时，密封胶的表干时间在 60min 以内。WD- 51 为三
官能基氨基硅烷，活性较高，其氨基结构可配合
U- 220H 作为复合硫化催化体系，与 MS 预聚物的
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化学与黏合 CHEMISTRY AND ADHESION
间、力学性能的影响，研究了该密封胶贮存稳定性的改善问题。结果表明：催化剂 U- 220H 用量达 1.6 份时，表干时间的减少趋
于平缓，配方组分中不加黏附促进剂 WD- 51 时，密封胶的表干时间显著增加；炭黑用量达到 25 份时，该密封胶固化后的拉伸
强度达 3.9MPa；WD- 51 的加入将增大密封胶体系的交联密度，使其伸长率下降；吸水剂 WD- 21 的加入可有效提高单组分湿固
二癸酯 （DIDP），埃克森美孚公司；纳米碳酸钙， SHENGKE- 206，盛大科技股份有限公司；炭黑， M570，卡博特公司；乙烯基三甲氧基硅烷，WD- 21， 武大有机硅新材料股份有限公司；N- β- 氨乙基 - γ- 氨丙基三甲氧基硅烷，WD- 51，武大有机硅新 材料股份有限公司；二丁基双（2,4- 戊二酸根合 - O,
2015 年第 37 卷第 5 期
化学与黏合 CHEMISTRY AND ADHESION
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单组分硅烷改性聚醚密封胶的研制及应用
薛纪东，李吉明
（广州机械科学研究院有限公司，广东 广州 510700）
摘要：以端硅烷基聚醚（MS）为基础聚合物，制备了单组分湿固化 MS 密封胶，考察了配方中填料及助剂对密封胶表干时
sealant
120
100
80
60
40
20
Tack free time/min
0
1
2
3
4
WD- 51 amount/phr
图 2 WD-51 用量对 MS 密封胶表干时间的影响
Fig. 2 The effects of WD -51 amount on the tack free time of MS
将制得的 MS 密封胶产品于聚四氟乙烯模具中 制片，在室温和 50%湿度的条件下硫化 7d。 1.3 分析与测试
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》中 8.2 B 法规定试验；
拉伸强度和拉断伸长率，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》的规定试验；
化 MS 密封胶的贮存稳定性。
关键词：MS 密封胶；催化剂；表干时间；力学性能；贮存稳定性
中图分类号：TQ 436.6
ຫໍສະໝຸດ Baidu
文献标识码：A
文章编号：1001- 0017（2015）05- 0355- 04
Preparation and Application of One Component Silane Modified Polyether Sealant
粘接性能，按 GB/T2790- 1995— ——《胶粘剂 180° 剥离强度试验方法 挠性材料对刚性材料》的规定试 验；
贮存稳定性，密封包装的产品于 70℃恒温箱中 存放 7d；
密度，按 GB/T 13477.2- 2002— ——《建筑密封材 料试验方法 第 2 部分：密度的测定》的规定试验；
硬度，按 GBT 531.1- 2008— ——《硫化橡胶或热 塑性橡胶压入硬度试验方法 第一部分：邵氏硬度计 法（邵尔硬度）》的规定试验；