脱醇型有机硅密封胶性能的影响探究_彭小琴

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[1] 马启元. 有机硅密封胶技术与市场的现状和发展 [J]. 中国建筑 ) : 防水,2004,10(8 6-9. [2] 来过桥,辛松明 .有机硅产品合成工艺及应用 [M]. 北京:化学 工业出版社, 2009 :641. [3] 张招贵,刘峰 .有机硅化合物化学 [M]. 北京:化学工业出版社, 2010 :156.
表2 交联剂用量对脱醇型有机硅密封胶性能的影响
固化深度 拉伸粘结强 断裂伸长率 邵氏 A 硬 ( ) 度/MPa 度/ 度 / mm/24h /% / 1.8 3.6 5.3 4.1 / 0.83 1.56 2.24 2.26 / 80 155 248 259 / 27 27 28 29
热贮的第三天就出现了胶浆能表干,但达不到热 贮前强度的情况,这是因为在有机硅密封胶中交 联剂有 3 个去向:一是同 107 胶发生反应,二是 与填料中的羟基发生水解缩合反应,三是交联剂 自身发生水解缩合反应 。 热贮的过程加速了交联 剂的水解,因此若交联剂用量过少,胶浆热贮后 就不能交联充分,导致有机硅密封胶强度达不到 要求 。 综合表 2 和表 3 的实验结果,当交联剂的 用量为 15 份时制作的脱醇性有机硅密封胶既经济 性能也突出。 2.2 硅烷偶联剂种类对脱醇型有机硅密封胶性能 的影响 硅烷偶联剂是一类分子中同时具有 2 种不同 化学性质官能团的有机硅化合物 。 通过使用硅烷 偶联剂,可在无机物质和有机物质的界面之间架 起“分子桥” ,把两种性质悬殊的材料连接在一起[3]。 因此被当作增粘剂广泛应用在有机硅密封胶中, 硅烷偶联剂能提高它们的粘接强度 、 耐水 、 耐候 等 性 能 。 本 实 验 就 常 用 的 KH550、 KH560、 KH792 3 种牌号的硅烷偶联剂对脱醇型有机硅密 封胶性能影响进行研究。
表3
交联剂用量 /份 0 5 10 15 20
硅烷偶 表干时 固化深 拉伸粘 断裂伸 邵氏硬 间 联剂 度 结强度 长率 度 /种类 /min mm/24h /MPa /% /度 无 KH550 KH560 KH792 / 8 15 6 / 4.9 3.1 5.3 / 2.24 1.68 2.32 / 243 167 298 / 28 29 29
性能参数 粘度 60 000mPa · s 粒径 0.06~0.08μm 比表面积 135~165 自制 纯度≧97% 自制
的耐高低温性及耐候性在建筑工业得到了广泛的 常见的有机硅密封胶有:脱酸性 、 脱酮肟 应用 [1]。 性和脱醇型 。 其中脱醇型有机硅密封胶具有无腐 蚀性 、 无臭味更环保等特点,而且对玻璃 、 金属 等材料具有良好的粘结性能 。 因此具有相当大的 市场 。 本文通过试验就交联剂的用量 、 硅烷偶联 剂的种类和催化剂的用量对脱醇型有机硅密封胶 性能影响进行了研究。
20密封胶表干时间 和固化深度的影响
从图 1 可以直观的看出,随着催化剂用量的 增加,脱醇型有机硅密封胶的表干时间呈现明显 的缩短趋势,这就说明了催化剂的加入对其表干 时间有极大的改善作用 。 图 1 还显示了有机硅密 封胶的固化深度呈现先增大后减小的趋势,虽然 催化剂对有机硅密封胶的固化深度有促进作用, 但其用量超过 0.6 份后,有机硅密封胶的固化深 度急剧下降,这是因为催化剂过量,胶浆表干过 快,在表层形成网络结构,阻碍了里层胶浆的硫 化,表现为固化时间增长。 催化剂用量对脱醇型有机硅密封胶性能的影 响详见表 5,从表 5 可以看出脱醇型有机硅密封 胶的拉伸粘结强度 、 伸长率 、 邵氏硬度这几项力 学性能几乎无差异,这是因为催化剂只是改变了 其达到强度的时间,并没有直接改变其力学性能 。 热贮稳定性方面,催化剂的用量在不超过 0.6
注:“/”表示胶浆未硫化,无后续测试数据; “+”表示胶浆能表干,能达到热贮前强度; “-”表示胶浆能表干,但达不到热贮前强度; “- -”表示胶浆不能表干,远远达不到热贮前强度 。
由表 3 可见在加速贮存的条件下 (90℃ ) ,随着 交联剂用量的增加,脱醇型有机硅密封胶的热贮 稳定性也在不断改善 。 当交联剂用量为 5 份时,
表4 硅烷偶联剂的种类对脱醇性有机硅密封胶 性能的影响
热贮稳定性情况/d 0 / + + + 1 / + + + 3 / + + 5 / + + 7 / -
交联剂用量 表干时间 /份 /min 0 5 10 15 20 未硫化 20 14 9 8
由表 2 可见不加交联剂时,有机硅密封胶无 法进行交联反应而硫化 。 随着交联剂用量的增加, 脱醇型有机硅密封胶的表干时间不断减少,而固 化深度却呈现先增大后减小的趋势 。 这是因为交 联剂浓度过高时会使胶料表层在硫化初始即已生 成网络结构,阻碍水汽进一步向胶料内部扩散, 从而使硫化速率降低 。固化深度是有机硅密封胶
实 验 研 究
脱醇型有机硅密封胶性能的影响探究
彭小琴 2,陈炳耀
1, 2, 3
,艾书毅 3,全文高 1,张熠 2,胡小康
1
( 1 广东三和化工科技有限公司,广东中山 528429; 2.中山市阜和化工科技有限公司,广东中山 528434; ) 3 广东顺德夫田化工有限公司,广东佛山 528325
摘 要:主要研究了交联剂的用量、硅烷偶联剂的种类 以及 催 化 剂 的 用 量 对 脱醇 型 有 机 硅 密 封 胶 性 能 的 影响,提出了制备高性能的脱醇性有机硅密封胶的优选配方。 关键字:脱醇型交联剂;有机硅密封胶;性能
[2]
施工性中非常重要的一项性能指标,若固化深度 过小,会严重影响施工效率 。 从表 2 还可以看出 随着交联剂用量的增加,有机硅密封胶的拉伸粘 结强度和伸长率都有明显增加现象,这是因为交 联剂的增加,胶浆内部交联点也随之增加,交联 程度提高,因此有机硅密封胶的这两项性能都得 到很大改善。有机硅密封胶的硬度虽有变大趋势, 但变化幅度不大,这就说明交联剂的量在 5 ~20 份 之间对有机硅密封胶的硬度影响不是很大 。
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结论
制备高性能的脱醇性有机硅密封胶的优选配
方为: 100 份室温硫化硅橡胶 (107 胶 ) 、80 份超细 碳酸钙与气相法二氧化硅混合物 、 15 份交联剂 、 2 份牌号为 KH560 的硅烷偶联剂 、 0.6 份的催化 剂 。 按此配方制得的脱醇性有机硅密封胶表干时 间为 9min,固化深度为 5.3mm/24h ,拉伸粘结强 度 为 2.24MPa, 伸 长 率 为 248% , 热 贮 稳 定 性 优 异,达到了 GB-T 14683-2003 的使用标准。 参考文献:
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2013 年第 20 期
实 验 研 究
彭小琴:脱醇型有机硅密封胶性能的影响探究
2.3 催化剂用量对脱醇型有机硅密封胶性能的影响 在不添加催化剂的情况下,交联剂与 107 胶 交联反应非常缓慢,室温下硫化需要很长时间, 没有实际使用价值 。 因此为了缩短有机硅密封胶 的硫化时间,通常在制作胶浆的最后一步加入有 机锡或有机钛的催化剂 。 图 1 与表 5 为催化剂用 量对脱醇型有机硅密封胶性能的影响 。
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引言
有机硅密封胶因其具有卓越的耐候性 、 优良
1.2 生产工艺 生产有机硅密封胶时必须严格控制原材料的 含水量,因气相二氧化硅 、 超细 CaCO3 都属于亲 水性物质,使用时都需经过特殊处理 。 其中超细 CaCO3 需 在 110 ~130℃ 的 环 境 下 抽 真 空 搅 拌 120min 进行脱水处理,将其中的水分含量控制在 0.5% 以下;气相二氧化硅需在 100℃ 的环境下烘 烤 24h。 超细 CaCO3 在与 107 胶 、 增塑剂经过脱 水处理冷却后依次加入交联剂 、 气相二氧化硅 (调 节胶浆稠度 ) 、硅烷偶联剂 、 催化剂最后制得成品 有机硅密封胶。 1.3 性能测试 表干时间:按 GB/T 13477.5-2003 测试; 固化深度:使用固化深度板检测样品在标准 条件下 (温度 21~25℃;相对湿度 45%~55% ) 24h 的
固化深度; 拉伸粘结强度:按 GB/T 13477.8-2002 测试拉 伸粘接强度; 断裂伸长率:按 GB/T 528-1992 测试断裂伸 长率; 邵氏硬度:按 GB/T531-1999 采用邵尔 A 型 硬度计测试。
真空捏合机:NX-5 广东省佛山市诺星机械设 备有限公司;强力分散机: QF-5 佛山市金银河机 械设备有限公司;压料机: YLJ-5 佛山市金银河 机械设备有限公司;电热鼓风干燥箱: 101-2AB 天津市泰斯特仪器有限公司。
交联剂用量对脱醇型有机硅密封胶 热贮稳定性的影响
热贮稳定性情况 0d / + + + + 1d / + + + + 3d / + + + 5d / -+ + 7d / --+
-- --
表 4 为硅烷偶联剂的种类对脱醇性有机硅密 封胶性能的影响,从表中可以看出,当选择牌号 为 KH792 的硅烷偶联剂时,其表干时间 、 固化深 度以及两项力学性能都达到三者中的最佳,但使 用了该牌号的脱醇型有机硅密封胶的热贮稳定性 很差,热贮的第三天就出现了不良反应 ( 胶浆能 表干,但达不到热贮前强度的情况 ) 。 当选用牌号 为 KH560 的硅烷偶联剂时,除热贮稳定性以外, 其他性能在三种牌号中最差。而选用了牌号为 KH550 的硅烷偶联剂,其表干时间 、 固化深度以 及两项力学性能虽比不上 KH792,但相差不多, 其热贮稳定性相当优异。综上考虑选择牌号为 KH550 的硅烷偶联剂效果最佳。
2
结果与讨论
2.1 交联剂的用量对脱醇型有机硅密封胶性能的 影响
2013 年第 11 卷
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( ) DEVELOPMENT GUIDE TO BUILDING MATERIALS
实 验 研 究
交联剂是有机硅密封胶的核心组分,是决定 产品交联机理和分类命名的基础,它能使线性聚 硅氧烷交联成网状结构的弹性体 。 表 2 和表 3 为 交联剂用量对脱醇型有机硅密封胶性能的影响 。
1
实验
1.1 主要原材料及使用设备 实验用主要原材料及设备详见表 1。
表1
序号 1 2 3 3 4 5 原材料 基胶 (107 胶 ) 超细 CaCO3 气相二氧化硅 硅烷交联剂 硅烷偶联剂 催化剂 80 5~20 2 0.1~1
实验用主要原材料
质量比/份 100 供应商 江西星火 山西兰花 德国瓦克 自制 湖北新蓝天 自制
表5
催化剂 用量 /份 0 0.1 0.4 0.6 0.8 1.0
收稿日期:2013-09-19
作者简介:彭小琴 (1972) ,女,甘肃人,本科, 工程师,主要从事硅酮玻璃胶的研究,曾在多家 国内知名刊物发表论文。
( 责任编辑:何
彬 )
催化剂用量对脱醇型有机硅密封胶性能的影响
拉伸粘结 断裂伸长率 强度 /% /MPa / 2.21 2.23 2.22 2.21 2.22 / 241 245 247 250 243 邵氏 A 硬度 /度 / 29 27 28 29 29 热贮稳定性情况/d 0 / + + + + + 1 / + + + + + 3 / + + + + + 5 / + + + 7 / ---
25 20 表干时间/min 15 3 10 2 5 0 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 催化剂用量/份 1 0 表干时间 固化深度 6 固化深度/ ( ) min/24h 5 4
份时,热贮稳定性都无差异,都只是在热贮第 7 天才出现胶浆能表干,但达不到热贮前强度的情 况 。 当催化剂的添加量达到 0.8 份和 1 份时,有 机硅密封胶在热贮第五天就开始出现不良反应, 这就说明了催化剂用量过多,会导致有机硅密封 胶稳定性下降,贮存时间变短 。 综上考虑催化剂 用量选择 0.6 份。
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