硅烷改性聚醚密封胶的配方研究和进展.pdf
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1、技术进展,2024,38(2):8588SILICONE MATERIAL 硅烷改性聚醚密封胶的配方研究和进展郑 锋,郁泽林,陈 丹,郝开强(杭州之江有机硅化工有限公司,杭州 311203)摘要:本文叙述了硅烷改性聚醚(MS)预聚体的合成路线及主要区别,并以钟化 MS 产品为对象,从配方角度综述了预聚体、增塑剂、填料、偶联剂、催化剂和除水剂的类型或用量对 MS 密封胶力学性能和工艺性能的影响,最后总结了 MS 密封胶的市场现状并展望了未来发展趋势。关键词:硅烷改性聚醚,预聚体,密封胶,配方中图分类号:TQ436.6 文献标识码:A doi:10.11941/j.issn.1009-4369.2
2、024.02.015收稿日期:2023-07-20。作者简介:郑锋(1989),男,硕士,主要从事胶黏剂的相关研发工作。E-mail:longyingzhi3 。Research and Progress on the Formulation of Silane Modified Polyether SealantZHENG Feng,YU Zelin,CHEN Dan,HAO Kaiqiang(Hangzhou Zhijiang Silicone Chemicals Co.,Ltd.,Hangzhou 311203,China)Abstract:The synthesis route and
3、 main differences of silane modified polyether(MS)prepolymers are described.TakingKaneka MS prepolymers as the example,effect of prepolymer,plasticizer,filler,coupling agent,catalyst and desiccant on themechanical and process properties of MS sealant have been reviewed.Finally,the market status of M
4、S sealants is summarizedand the future is prospected.Keywords:silane modified polyether,prepolymer,sealant,formulation胶粘剂是一种起连接作用的物质,它通过简单的工艺方法把特定的同质或异质且形状复杂的物体或器件连接在一起,同时赋予其一些特殊功能,如密封、绝缘、导热、导电等1。密封胶种类繁多,较常见体系包括有机硅型、聚硫型、聚氨酯型、硅烷改性型等。硅烷改性聚醚(MS)密封胶,作为改性硅烷密封胶的其中一类,是一种以短硅烷基聚醚为预聚物,以增塑剂、填料、偶联剂、催化剂、除水剂等为添加剂
5、,混合制备而成的高性能环保型密封胶1。其高性能体现在粘接基材广、绿色环保、具有耐候性和可涂饰性2。它克服了有机硅密封胶粘接强度低,不易上色的局限性,同时克服了聚氨酯密封胶不耐高温,施工性能差,储存稳定性不佳的局限性1;其环保性体现在无溶剂、无毒,不会出现污染基材表面的问题。随着更严格的环境卫生法规的实施,国内对胶粘剂环保性提出了更高的要求,而 MS 密封胶具有优良综合性能并具备环保特性,未来将会有更广阔的市场前景。目前对于硅烷改性聚醚密封胶的综述有很多,但侧重点有所不同。栾文耕等3从预聚物制备方法、固化机理及密封胶的应用领域方面综述了硅烷改性聚醚的研究进展。杨安康等4从预聚物合成方法,密封胶固
6、化机理、性能和应用方面综述了改性密封胶的研究进展。龙海青等2从预聚体合成路线方面详细介绍了硅烷改性聚醚密封胶的研究进展。房成等5则从建筑、交通等应用方面阐述了硅烷改性聚醚密封胶的研究进展。本文则是从配方角度综述了增塑剂、填料炭黑/碳酸钙、偶联剂、催化剂和除水剂的类型或用量对硅烷改性聚醚密封胶力学性能和工艺性能的影响,以期对 MS 密封胶配方研究提供一定的参考价值。86 第 38 卷1 硅烷改性聚醚预聚体的分类和区别目前市场上的硅烷改性聚醚密封胶主要有两大类,即以钟化(Kaneka)为代表的 MS 树脂以及以瓦克为代表的 GENIOSIL STP-E 树脂,其他的如旭硝子、瑞阳立泰、浙江皇马、上
7、海东大也有一定知名度。1.1 钟化 MS 树脂钟化是最早开发 MS 树脂的公司,由该树脂研制的硅烷改性聚醚密封胶于 1980 年获得日本高分子学会科技奖,之后在建筑中推广使用。目前日本市场改性密封胶占有率是世界最高的,达到 55%以 上。钟 化 MS 树 脂 具 体 合 成 路 线见式(1)。(1)1.2 瓦克 GENIOSIL STP-E 树脂瓦克的硅烷改性聚醚树脂诞生于 2011 年,并获得了欧洲建筑奖,该树脂也被称为“杂化MS 树脂”。其合成路线见式(2)。(2)从分子结构上来看,瓦克 STP-E 端带氨酯键,而钟化 MS 为甲基,因而由 STP-E 支撑的密封胶粘接力优于钟化 MS 制
8、备的密封胶。从工艺路线上来看,钟化 MS 采用两步法合成,而瓦克STP-E 采用一步法合成,前者在成本投入和工艺复杂性方面都要高于后者。本文主要以钟化 MS树脂为主要对象,探讨预聚体、增塑剂、填料、偶联剂等对 MS 密封胶性能的影响。2 改性聚醚密封胶的研究进展预聚体、增塑剂、填料(如炭黑、碳酸钙等)、偶联剂、催化剂和除水剂是 MS 密封胶的主要组成部分,同时其类型和用量也是 MS 密封胶性能优异的重要保障。2.1 预聚体预聚体是 MS 密封胶的主要原料,选用不同的预聚体对密封胶的力学和工艺性影响显著6。陈洋庆等7分别以钟化 MS1 和瓦克 MS2 作基础聚合物,采用相同增塑剂、偶联剂等材料制
9、备了 MS 密封胶,结果表明,以瓦克 MS2 为原料制备的密封胶,在硬度、拉伸强度、断裂伸长率、弹性恢复率等方面均优于由钟化 MS1 制备的 MS 密封胶,但其表干时间更久。蔡海涛等8使用钟化 3 种不同结构的 MS 预聚物制备了 3 种不同的 MS 密封胶,性能测试表明,预聚体的黏度与密封胶的断裂伸长率、拉伸强度和剪切强度呈正比关系。明安顺等9选择了钟化2 种不同封端基团的树脂,即甲基二甲氧基封端和三甲氧基封端,并制备了相应的 MS 密封胶。结果表明,后者配以更低份数的催化剂就可以制成表干时间适中、消黏时间更快的密封胶,且该密封胶储存性能稳定。徐尚仲等10以钟化 3 个牌号树脂(S810、S
10、203H、S303H)为实验对 象,通 过 S203H 和S303H 复配制备了一款低模量双组分 MS 密封胶,该密封胶具有表干时间短、弹性恢复率高的优势。第 2 期郑锋等.硅烷改性聚醚密封胶的配方研究和进展 87 2.2 增塑剂增塑剂可以削弱聚合物分子间的作用力。密封胶中加入增塑剂,可以降低体系黏度、表面硬度,增强拉伸性和可塑性,但是过量加入会导致密封胶的粘接性能下降,并且随着时间推移,增塑剂 也 会 出 现 迁 移 和 渗 出 问 题,污 染 粘 接表面1。明安顺等9对比了邻苯二甲酸酯类、烷基磺酸酯类、聚醚多元醇类这 3 类常用增塑剂的优缺点,并从性能、气味、环保性、基材污染性四方面考量,
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