關(guān)于二甲基硅油對硅酮建筑密封膠性能的影響
來(lái)源:360 作者:強力化工 發(fā)布時(shí)間:2023-06-16 15:11 閱讀次數:3960
研究了不同含量的二甲基硅油對硅酮建筑密封膠性能的影響。結果表明,適當添加二甲基硅油可以提高密封膠產(chǎn)品的伸長(cháng)率、改善其彈性、提高其抗位移能力;然而,當二甲基硅油含量超過(guò) 20%時(shí),會(huì )逐漸出現密封膠拉伸強度下降、下垂度過(guò)大及對基材粘結性不良等問(wèn)題。因此,在實(shí)際使用過(guò)程中需合理設計二甲基硅油的添加量,以保證密封膠的綜合性能。
       硅酮密封膠是以聚二甲基硅氧烷為主要原料,加入適量的填料、增塑劑、交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑及催化劑等助劑制成,室溫下通過(guò)與空氣中的水發(fā)生反應形成交聯(lián)網(wǎng)狀結構,進(jìn)而固化形成彈性硅橡膠  。

       硅酮密封膠作為一種重要的建筑密封材料,因其施工操作簡(jiǎn)便、固化后形成的彈性體具有優(yōu)異的耐紫外光和耐高低溫性能、與大部分建筑基材粘接良好,被廣泛地應用于各類(lèi)隱框玻璃幕墻、半隱框玻璃幕墻、鋁板幕墻及中空玻璃的結構粘接,石材幕墻的粘接密封,門(mén)窗填縫及室內裝飾裝修等領(lǐng)域  。按照應用方式不同,硅酮建筑密封膠主要分為兩類(lèi):結構膠和接縫膠。而在性能要求方面,彈性是其重要的力學(xué)性能指標之一,特別是對于具有較高位移能力要求的接縫膠。要保證密封膠具有良好的彈性,除了在配方設計時(shí)調節基礎聚合物與粉體及助劑的種類(lèi)和比例外,增塑劑的用量比例至關(guān)重要。


       聚二甲基硅氧烷俗稱(chēng)二甲基硅油,為無(wú)色透明液體,具有良好的耐熱寒性,可在-50~200 ℃條件下長(cháng)期使用,保持化學(xué)性能穩定、物理性能優(yōu)良;具有與硅酮密封膠主體聚合物相同的分子結構(以硅氧烷為主鏈),與硅酮密封膠體系相容性良好,常被作為稀釋劑或增塑劑添加到室溫硫化(RTV)硅橡膠中 。因此,本文系統研究了不同含量的二甲基硅油在脫醇型、脫酮肟型硅酮建筑密封膠中的增塑效果,重點(diǎn)考察了密封膠的表干時(shí)間、下垂度、力學(xué)性能及粘結性能隨二甲基硅油含量的變化規律。
       1.1 二甲基硅油對密封膠表干時(shí)間的影響表干時(shí)間反映密封膠的固化狀態(tài),是硅酮建筑密封膠施工性能的重要指標之一;可以表征施工所需的修整時(shí)間,表干時(shí)間越快,則施工修整時(shí)間越短。標準GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封膠》中要求硅酮密封膠標準條件下[溫度(23±2)℃,相對濕度(50±10)%]的表干時(shí)間應在 180min內。二甲基硅油含量對硅酮密封膠表干時(shí)間的影響??梢园l(fā)現,隨二甲基硅油含量的增加,密封膠的表干時(shí)間延長(cháng);二甲基硅油含量越高,密封膠表干越慢,表現為表干時(shí)間的明顯增加。這是由于二甲基硅油不含有反應性基團,不參與硅酮密封膠體系的固化交聯(lián)反應,且二甲基硅油具有一定的遷移性,會(huì )遷移至界面,使得密封膠表面的交聯(lián)劑濃度相對降低,從而導致交聯(lián)固化速度變慢。當二甲基硅油含量較低時(shí),對密封膠表面交聯(lián)劑濃度影響不明顯;當二甲基硅油含量較高時(shí),密封膠表面交聯(lián)劑濃度顯著(zhù)降低,從而表干時(shí)間明顯延長(cháng)。

       對比脫醇型硅酮密封膠與脫肟型硅酮密封膠的表干時(shí)間可以發(fā)現,不含二甲基硅油時(shí),脫醇型密封膠的表干時(shí)間約為脫肟型密封膠表干時(shí)間的兩倍;當二甲基硅油含量增至體系的50%時(shí),脫醇型密封膠的表干時(shí)間約為脫肟型密封膠表干時(shí)間的 3 倍。由此推斷,脫醇型硅酮密封膠的表干時(shí)間更易受到二甲基硅油含量的影響。這可能是由于兩種密封膠采用的交聯(lián)劑的活性差異導致的,具體來(lái)說(shuō)交聯(lián)劑的水解活性越高,制得的密封膠表干時(shí)間, 二甲基硅油對密封膠表干時(shí)間越短、消粘越快。脫醇型密封膠的交聯(lián)劑水解活性遠低于脫肟型密封膠的交聯(lián)劑,因此其表干時(shí)間明顯更長(cháng);而隨二甲基硅油含量的增加,表干時(shí)間也更容易變慢。


      1.2 二甲基硅油對密封膠下垂度的影響下垂度反映了密封膠的流變性能,也是硅酮建筑密封膠施工性能的重要指標之一;表征膠縫的抗垂流性能,下垂度越小,施工后膠縫越不容易發(fā)生變形流淌;特別是對于垂直豎縫或倒掛的水平橫縫,必須確保密封膠抗垂流性能優(yōu)良。在密封膠體系中添加適量的二甲基硅油,不會(huì )影響其下垂度;當二甲基硅油含量增加到 30%以上時(shí),密封膠下垂度明顯增大,尤其表現在垂直方向測試的膠縫上。此外,對比脫醇型和脫肟型密封膠,二甲基硅油對二者下垂度的影響無(wú)明顯差異。

     1.3 二甲基硅油對密封膠拉伸力學(xué)性能的影響拉伸粘結性能是密封膠重要的力學(xué)性能指標,包括拉伸強度、最大強度伸長(cháng)率及粘結性。拉伸強度表征密封膠承受荷載的能力,是硅酮建筑結構膠最關(guān)鍵的性能指標;最大強度伸長(cháng)率表征密封膠的彈性,一定程度上關(guān)系到密封膠的抗位移能力,是建筑接縫膠開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要關(guān)注的重要指標。密封膠的拉伸力學(xué)性能主要通過(guò)兩方面實(shí)現:首先,由密封膠的主體聚合物(107 膠)與交聯(lián)劑在催化劑的作用下吸收空氣中的水分反應固化為彈性體,從而具備一定的強度和彈性等力學(xué)性能;其后,如需進(jìn)一步提升密封膠的力學(xué)性能,則需要加入碳酸鈣、白炭黑等填料進(jìn)行補強,同時(shí)加入增塑劑改善密封膠體系的相容性。

      1.4 二甲基硅油對密封膠粘結性能的影響粘結性是密封膠實(shí)現防水、密封等基本功能的首要性能,獲得并保持長(cháng)期的粘結性是密封膠耐久使用的首要條件。當二甲基硅油含量低于 10%時(shí),密封膠與基材之間表現出良好的粘結性能;當二甲基硅油含量超過(guò) 10%時(shí),密封膠產(chǎn)品逐漸出現粘結不良現象;當二甲基硅油含量達到 50%時(shí),密封膠產(chǎn)品甚至對基材完全不粘,二甲基硅油的加入嚴重影響了密封膠與基材的粘結性能。這是由于二甲基硅油對密封膠體系屬于惰性物質(zhì),游離于密封膠體系中,且具有一定的遷移性。當二甲基硅油含量較多時(shí),一方面處于密封膠與基材粘結界面的二甲基硅油含量相對較高;另一方面,密封膠體系中的二甲基硅油也容易遷移富集至粘結界面,從而影響界面的粘接?;谏鲜龇治?,當二甲基硅油添加量低于 10%時(shí),既可以有效改善密封膠的彈性,也不會(huì )影響密封膠的粘結性能。


      1)隨著(zhù)二甲基硅油含量的增加,密封膠的表干變慢;二甲基硅油量含量越大,密封膠的表干時(shí)間越長(cháng);相對脫肟型密封膠,二甲基硅油對脫醇型密封膠表干時(shí)間的影響更加顯著(zhù)。
      2)隨著(zhù)二甲基硅油含量的增加,密封膠的抗變形流淌性變差,表現為下垂度增大;二甲基硅油含量越大,密封膠的下垂度越高;二甲基硅油對脫醇型密封膠與脫肟型密封膠下垂度的影響無(wú)明顯差異。
      3)隨著(zhù)二甲基硅油含量的增加,密封膠的拉伸強度呈現下降趨勢;二甲基硅油添加量為 20%~30%時(shí),密封膠的拉伸強度出現大幅下降。二甲基硅油對脫醇型密封膠與脫肟型密封膠拉伸強度的影響無(wú)明顯差異。
      4)隨著(zhù)二甲基硅油含量的增加,密封膠的伸長(cháng)率呈現上升趨勢;二甲基硅油含量超過(guò) 20%時(shí),密封膠伸長(cháng)率的提升幅度趨于平緩。相對脫肟型密封膠,二甲基硅油對脫醇型密封膠伸長(cháng)率的提升效果更加明顯。

      5)當二甲基硅油含量低于 10%時(shí),密封膠與基材之間粘接良好;當二甲基硅油含量超過(guò) 10%時(shí),密封膠與基材之間的粘接逐漸出現問(wèn)題;當二甲基硅油添加量超過(guò) 50%時(shí),甚至出現密封膠與基材完全不粘現象。

     綜合考慮,建議在實(shí)際的密封膠配方設計中,二甲基硅油含量低于 20%,可在保證密封膠力學(xué)性能及粘結性能的前提下,有效地提升產(chǎn)品的彈性。

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