单组分硅烷封端聚氨酯密封胶的研制-密封材料-河北奥赛罗密封材料有限公司

　　通用的聚氨酯密封胶在高温和高湿度环境中胶层容易发泡；对无孔基材的构件粘接密封时一般需要底胶；聚氨酯密封胶中的端NCO基预聚体，其NCO基对湿气十分敏感，处理不当容易影响体系的贮存稳定件；耐热性较差。以不同类型硅烷封端剂对端NCO基聚氨酯预聚体进行封端反应，得到的SPU预聚体以及以此预聚体为基础聚合物制得的硅烷封端聚氨酯密封胶，具有室温下固化速度快，良好的耐候、耐水、耐热、耐老化性，对基材适应性广以及不含游离异氰酸酯基等特点。加之，近年来硅酮密封胶原材料价格不断上涨，因此，深入研发硅烷封端聚氨酯密封胶有重要的实际意义。

　　1 硅烷封端聚氨酯密封胶实验部分

　　1.1 主要原料

　　TDI-80/20(甲苯二异氰酸酯)，工业品，日本三并化学株式会社；

　　聚醚多元醇，工业品，天津第三石油化丁厂；

　　DIDP(邻苯二甲酸二异癸酯)，工业品,美国美孚公司；

　　纳米碳酸钙,工业品，上海卓越纳米新材料股份有限公司；

　　KH-550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)，工业品，广州市金虎化工有限公司；

　　A-189(γ-巯基丙基三甲氧基硅烷)工业品，进口；

　　Y-9669(苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷)，工业品，德国进口；

　　A-171(乙烯基三甲氧基硅烷)，工业品，美围联碳；

　　辛酸亚锡，工业品，华信化工有限公司；

　　Tinuvin213紫外线吸收剂，工业品，瑞士Ciba Specialty Chemicals；

　　助催化剂，自制；

　　磷酸,工业品，市售。

　　1.2 配方试验

　　(1)预聚体的合成

　　将配方量的聚醚多元醇加入反应釜中，于120℃下真空脱水。降温，加入磷酸和TDI、有机锡，丁(85±2)℃下反应4h，取样测NCO含量，合格后降温备用。

　　(2)端NCO的封端

　　向预聚体中加入硅烷封端剂，于65℃下反应，取样测试其NCO含量，直到游离的NCO消失。降温加入DIDP，搅拌均匀待用。

　　(3)配胶

　　将端NCO已封端的预聚体加入混合釜，加入处理好的填料、催化剂等助剂，真空下混合均匀出料。

　　(4)测试样品的制作

　　用于测试的密封单元密封包装密封胶，在(23±2)℃环境下停放24h，按GB/T 13477规定制备粘接试件。

　　1.3 性能测试

　　表干时间按GB/T 13477第5章测试。

　　挤出性按GB/T 13477第4章4.2.2中B方法测试，枪筒容积177mL。在0，34MPa气压下挤出，记录密封胶一次全部挤出的时间，以秒计。

　　下垂度按GB/T 13477第7章测试，釆用B型试验器(槽宽20mm)，试验器垂直放置，试验温度〈23±2)℃，贮存时间为1h。

　　拉伸性能按GB/T 528测试，在(23±2)℃、相对湿度(50±5)%的条件下，养护7d切成哑铃型片，用电子拉力机测试其拉伸强度、断裂伸长率。

　　2 硅烷封端聚氨酯密封胶实验结果与讨论

　　2.1 聚醚多元醇的选择

　　聚醚是合成预聚体的主要原料，不同分子质量、不同官能度的聚醚在不同配合比例下，合成的预聚体性能也不同，并影响最终密封胶的综合性能。在n(NCO):n(OH)=2的条件下，聚醚二元醇和聚醚三元醇以不同的配比，分别合成预聚体，再用Y-9669做封端剂，在相同配比和工艺条件下配制成密封胶。其性能见表1。

表1 二元醇和三元醇的配比对密封胶性能的影响

　　从表1数据可见，二元醇和三元醇的配比为0.5左右为佳。

　　2.2 封端剂的选择

　　作为NCO端基预聚体的封端剂有多种，本试验采用了常用的硅烷类封端剂。表2是不同封端剂对密封胶拉伸强度、伸长率的影响。

表2 封端剂的影响

　　从表2中可见，用Y-9669作封端剂配制的密封胶的性能较佳。这是由于Y-9669为三硅氧烷基封端剂，其封端的预聚体制得的密封胶固化交联反应速度快，交联产物的交联密度大、刚性大，且分子结构中含有苯环增加了分子间的作用力，同时其中含有的N原子，可增加体系中的氢键，提高分子间的作用力，从而使最终密封胶的拉伸强度增大；分子结构刚性增加的同时，减小了密封胶的伸长率。

　　2.3 封端前预聚体NCO含量的确定

　　预聚体NCO含量可根据需求自行设计，但根据经验，NCO含量越高，预聚体黏度越低，对后续封端反应及配胶有利；但NCO含量髙，封端剂用量要加大，封端反应时间也相应拉长。NCO含量越低，预聚体黏度越大，对后续封端反应及配胶都不利。为此本实验在预聚体NCO质量分数从1%～4%变动，封端剂用Y-9669，其他配比和工艺都不变的情况下,考查了NCO含量对密封胶性能的影响。结果见表3。

表3 NCO含量对密封胶性能的影响

　　从表3中看出，预聚体NCO含量越大,最终密封胶的拉伸强度越高，但断裂伸长率减小，胶的下垂度增加。然而NCO含量太小的预聚体黏度又太大，后续封端反应时间太长，操作也不方便，最终还影响到密封胶的挤出性。综合考虑，选择NCO质量分数为2%较佳。

　　3 硅烷封端聚氨酯密封胶性能指标

　　硅烷封端的聚氨酯密封胶在室温、湿气和催化剂存在下,端三烷氧基硅烷基中的烷氧基快速水解成硅醇基，硅醇基经缩聚反应使密封胶固化交联成网络结构。网络的交联点是由Si-O-Si键构成，而网络交联点与交联点之间为聚氨酯链结构，即固化交联后形成的网络结构中具有聚氨酯链与Si-O-Si键的双重特征，因此硅烷封端的聚氨酯密封胶的力学性能、粘接性能、室温快固性能等达到良好的平衡。硅烷封端的聚氨酯密封胶的性能指标如表4。

表4 硅烷封端的聚氨酯密封胶的性能指标

　　4 硅烷封端聚氨酯密封胶实验结论

　　以聚醚二元醇与三元醇的质量比为0.5为佳。预聚体NCO质量分数为2%，用Y-9669为NCO封端剂，添加经严格处理的填料、催化剂等研制成单组分硅烷封端聚氨酯密封胶。该胶不下垂,室温表干快，拉伸强度为2.83MPa，断裂伸长率为376.6%，对玻璃、铝、钢、大理石等基材有很好的粘接性。

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