高性能SPU建筑用密封胶的研制

方铭中　黄活阳　刘同科

摘要：研究了补强剂纳米碳酸钙的种类、用量以及增稠触变剂的种类对SPU密封胶性能的影响。结果表明，SPU密封胶的拉伸强度随碳酸钙用量的增加而增大，在用量为200质量份时强度达到最大值；添加了聚酰胺SL的密封胶具有出色的触变性，而添加气相二氧化硅R812S则在成本、性能等方面具有优势。

关键词：SPU 密封胶；纳米碳酸钙；气相二氧化硅；触变性

硅烷封端改性聚氨酯（SPU）密封胶是一种新型弹性密封胶，它结合了聚氨酯密封胶和硅酮密封胶2者的优点：能在空气中水分作用下快速交联而固化，耐水耐候性良好；力学性能优异、不含游离-NCO基团；在不施用底胶的情况下，对金属、玻璃和PVC等常用基材均具有良好的粘接效果；与涂料相容性好，可直接上漆等，因此SPU密封胶在中高端建筑装饰市场、汽车制造业等领域具有良好的市场应用前景[1]。

本文以美国迈图高新材料集团的SPUR+ 1015LM作为基础聚合物，制备高性能SPU建筑用密封胶，并对其性能进行了研究。

1 实验部分

1.1 主要原材料

硅烷封端聚氨酯预聚物，SPUR+1015LM，迈图高新材料集团；邻苯二甲酸二异壬酯（DINP），日本三菱；纳米碳酸钙CC-1、CC-2，市售；CC-3，日本竹园工业公司；乙烯基三甲氧基硅烷（A-171），工业级，N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（A-1120），工业级，湖北新蓝天新材料股份有限公司；γ-氨丙基三甲氧基硅烷（A-1110），迈图高新材料集团；二月桂酸二丁基锡，工业级，市售；聚酰胺CRAYVALLAC SL，克雷威利公司；气相二氧化硅R812S，德固萨公司。

1.2 主要测试仪器

电子万能拉力机UTM4503，深圳三思纵横科技有限公司；冲片机，东莞市华京鹰机械设备有限公司；精密烘箱，东莞科建检测仪器有限公司；行星搅拌机，苏州罗斯设备有限公司；黏度计DV-Ⅱ+Pro，博勒飞公司。

1.3 实验方法

将纳米碳酸钙置于120 ℃的烘箱中干燥12 h以上，然后将SPU预聚物、纳米碳酸钙、DINP及其他助剂等按配比加入行星搅拌机中，在高温、真空条件下分散均匀，在物料温度降至50 ℃以下后加入粘附促进剂和催化剂等，抽真空搅拌均匀后用薄膜包覆物料，然后分装入密封瓶中。

哑铃片制法：将制得的SPU密封胶用胶枪注入厚度为2 mm的钢板模具中，刮平并分离模具，试样在标准条件下[（23±2）℃，RH（50±5%）]硫化7 d，之后用冲片机裁切哑铃片，选用1型裁刀。

工字件制法：将SPU密封胶用胶枪注入由铝板、玻璃以及隔离垫块组成的空腔中，修理边角后在标准条件下硫化21 d。

1.4 分析与测试

表干时间：按照GB/T 13477.5—2002的B法测定；

哑铃片拉伸强度和断裂伸长率：按照GB /T 528—1998进行测试；

工字件拉伸强度、断裂伸长率和100%伸长率的拉伸模量：按GB16776—2005进行测试；

粘接性能：清洁测试基材表面，用胶枪将密封胶挤出到基材表面，并修整边角，使之成为100 mm×20 mm×10 mm的片状，在室温下固化7 d，用刀具往长度方向将胶剥离基材，到达长度的1/3处时用手扯住胶片，往180°方向撕扯，观察破坏结果。

2 结果与讨论

2.1 填料的因素

2.1.1 填料的选择

碳酸钙是密封胶产品配方中主要填料之一，目前碳酸钙的粒径已经达到纳米级，可以用作硅橡胶的补强填料[2，3]，其补强效果与气相二氧化硅相当，又被称为活性碳酸钙，纳米碳酸钙对硅酮胶性能的影响国内已有研究[4～6]。

一般认为纳米碳酸钙粒径越小、比表面积越大，其补强作用越强，但当碳酸钙粒径太小，或表面包覆处理剂不足时，因设备分散能力的局限性，制胶时可能会出现分散困难、混炼时“难吃粉”等问题[7]，因此制备SPU建筑用胶时要选择合适的碳酸钙填料。本文选用的3种纳米碳酸钙物性参数列于表1中。表2为3种填料的测试结果，制胶外观以CC-2的白度最好；黏度以CC-1为最大，这可能与碳酸钙表面处理有关，硬脂酸包覆不足，残留羟基较多等导致粉体与基胶分子间缠绕太多，分子运动能力差，体系黏度大，这也可以从断裂伸长率值看出，断裂伸长率是密封材料柔韧性的一个量度；拉伸强度方面，CC-2和CC-3的补强作用相当，强度均达到了1.8 MPa。CC-3在强度和柔韧性方面均表现优异，其强度达到了1.83 MPa，与CC-2相当，但伸长率却比CC-2的高33%，然而其成本也较高。