一种单组份脱肟型快干门窗密封胶的制备

1.引言

有机硅密封胶因其优异的耐候性、耐老化性是非常理想的门窗密封材料。但是，在实际的应用过程中，有很多因素会影响密封胶的密封性能，固化速度就是其中一个重要因素。实际的门窗打胶过程中，因表干时间过长，接缝大小随材料热胀冷缩而变化，进而导致原有固定体积的液态硅橡胶不能完全填充缝隙，产生密封失效的可能性。同时在门窗密封胶这类产品当中，因接缝对变位移承受能力要求较小以及成本限制等原因，其力学性能低于幕墙用弹性密封胶，固化过程中的接缝变化可能导致部分胶体过薄或过厚，产生安全隐患[1]。因此，有必要开发一种快速固化门窗装配用密封胶，使密封胶在接缝无太大变化时便完成固化，完成其接缝填充的任务。进而使门窗的抗风压、水密性、气密性、保温性和隔声性得到保证。

2.实验

2.1 主要原料

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷（107 胶，黏度 20000 ）、二甲基硅油（黏度），日本信越化学工业株式会社；甲基三甲氧基硅烷（D-20）、乙烯基三甲氧基硅烷（ LT-171）、甲基混合酮肟交联剂（D-31）、 ΨΨ -氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550，杭州硅宝化工有限公司）； y -氨丙基三甲氧基硅烷（KH-792）、二月桂酸二丁基锡（D-80），湖北新蓝天新材料股份有限公司。

2.2 仪器及设备

NH（Z）—5 真空捏合机，南通福斯特机械制造有限公司；DMS—XJB—5 双行星搅拌机，湖南麦克斯搅拌捏合设备有限公司； JY-LX-l0l 电脑伺服万能材料试验机，上海巨夷仪器设备有限公司；DHG—9013A 电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；JA 51002 标准天平，上海菁华科技仪器有限公司；QUV 紫外光加速老化试验机，东莞市正航仪器设备有限公司

2.3 制备工艺

按照表 1 工艺配方量，分别将 20000 ·s 黏度的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油加入到真空捏合机中，开启高速搅拌混合物料 5min ；然后在高速搅拌下分 3 次投入纳米碳酸钙填料，投完后持续搅拌待物料升温。当料温在 110℃以上时抽真空（真空度- -0.09MPa 以下，下同）持续搅拌脱水 3.5 h，最后关机待物料冷却至室温后即可使用。将冷却后的基料加入到双行星搅拌机中，之后开始投入交联剂，在抽真空条件下均速分散 30min ，然后在氮气保护下加入偶联剂、催化剂并继续抽真空下分散 20min 出料后密封备用。

表 1 密封胶参考配方

2.4 性能表征

依据标准 GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封胶》对硅酮胶的性能进行检测。

3.1 交联剂添加量对密封胶固化速率的影响

试验考查了交联剂添加量对密封胶表干时间与固化深度等固化性能的影响，结果如表 2 所

表 2 交联剂添加量对密封胶性能的影响

由表 2 可知，方案③采用 D20 与 LT-171 与 D-31 按质量比 10：17：10 复配表干和固化最快，方案

①居中，方案②最慢。这是因为 LT-171 和 D-20 均含有三甲氧基，且 LT-171 端基含有的双键在交联固化过程中可加快反应速率[2]。随着交联剂添加量的逐渐增大，密封胶胶液表层表干结皮加快，而胶条 24h 固化深度交联反应作用，有效将填料和基胶形成密集的三维网状结构层，交联剂添加量的增大加速了交联反应速率，使得胶液表层快速结皮、表干，进而杜绝了空气中水分渗透入胶液深层，降低了密封胶 24 h 固化深度[3]。

3.2 不同种类纳米碳酸钙对硅酮胶力学性能的影响

表 3 不同种类纳米碳酸钙对硅酮胶力学性能的影响

如表 3 所示，采用单一品种纳米碳酸钙制备有机硅密封胶时，随着纳米碳酸钙比表面积或吸油值的增大，有机硅密封胶浆料稠度值变小，挤出性下降；硫化胶的拉伸强度和拉断伸长率升高。通过优选不同比表面积的纳米碳酸钙粉体复配，可制得综合性能优良的有机硅密封胶[4]。

3.3 不同类型催化剂对硅酮胶性能的影响

催化剂能够降低反应的活化能，从而加速反应的固化时间。选取二月桂酸二丁基锡、钛酸正丁酯分别与氨丙基甲乙氧基硅烷按一定比例复配，与α，ω 二羟基聚二甲基苯基硅氧烷室温下反应制备密封胶，考察不同种类的催化剂对硅橡胶性能的影响，结果如表 4 所列。

表 4 不同种类催化剂对硅酮胶性能的影响

结果显示，固化反应中不加催化剂，表干时间 5 0 h ，当加入二月桂酸二丁基锡时，表干时间为6min，二月桂酸二丁基锡的加入明显加快了反应速度。当用钛酸正丁酯作为催化剂时，催化剂的少量加入使反应迅速成为蜂窝状，这是由于钛酸正丁酯直接与基础胶α， ω 二羟基聚二甲基苯基硅氧烷发生交联反应，反应速度快造成的；继续搅拌，蜂窝状消失，表干时间 50h ，说明少量的钛酸正丁酯在该体系中参与反应，但是不能降低反应的活化能，对反应速率几乎不起作用[5]。因此，二月桂酸二丁基锡作为催化剂，催干效果最好。

4.结论

以黏度为 20000 的 α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为基础聚合物，甲基三甲氧基硅烷与乙烯基三甲氧基硅烷、甲基混合酮肟交联剂按质量比 10：17 ：10 复配作交联剂，复配的纳米碳酸钙作补强填料，二月桂酸二丁基锡作催化剂时，制得的有机硅密封胶综合性能较佳。