硅烷改性聚氨酯胶粘剂的研制

王光国 段先建 刘莉 吴春蕾

收稿日期：2013-12-23

作者简介：王光国，男，硕士，长期从事高分子材料的研发工作。E-mail：wgg@gzgbs.com。

摘要：介绍了硅烷改性聚氨酯预聚体的物性，以自制硅烷改性聚氨酯预聚体为主要原料制备了单组分端硅烷基的聚氨酯胶粘剂，研究了不同原料配比对其性能的影响。该胶拉伸强度为2.94～3.52 MPa、断裂伸长率为182%～400%。

关键词：聚氨酯；硅烷改性；密封胶；预聚体

中图分类号：TQ433.4+32 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2014）05-0069-03

硅酮型和聚氨酯型密封胶性能优异，但某些性能上的不足，限制了其应用[1]。硅酮密封胶存在外渗污染、表面涂饰性差等缺点；而聚氨酯密封胶施工时需要底胶，湿气存在下易起泡，会影响其粘接性能[2]。为了克服各自的局限性，国外公司如迈图、瓦克、拜耳研制出硅烷改性聚氨酯预聚体，西卡公司研制出硅烷改性聚氨酯胶粘剂，广泛应用于相关领域。进口硅烷改性聚氨酯预聚体的价格较高，一定程度上制约了国内对硅烷改性聚氨酯胶粘剂的研发。本文以自制硅烷改性聚氨酯预聚体为主要原料，制备出2种端硅烷聚氨酯弹性胶粘剂，并对配方做了初步探讨。

1 硅烷改性聚氨酯预聚体

端硅烷聚氨酯预聚体具有聚氨酯的主链结构和端硅氧烷结构，空气中湿气固化，形成弹性网状结构（见图1）。

广州吉必盛科技实业有限公司的硅烷改性聚氨酯预聚体理化指标见表1。

该预聚体几乎不含游离的异氰酸酯，固化时不产生气泡，具有良好涂饰性，对玻璃、金属、混凝土、塑料、木材等有良好的粘接性且不需要底胶，黏度可调。

2 实验部分

2.1 试验原料及仪器

端硅烷基聚氨酯预聚体SMPU224，广州吉必盛科技实业有限公司；邻苯二甲酸二辛酯（DOP），齐鲁增塑剂公司；纳米碳酸钙，恩平嘉维化工有限公司；气相白炭黑HL-200，广州吉必盛科技实业有限公司；A-171、A-1120，佛山道宁化工；UV 稳定剂，南京米兰化工有限公司；二月桂酸二丁基锡（DBTDL），天津试剂厂。

CMT7504 型拉力机，深圳新三思材料检测有限公司；MKC-520 型KARLFISCHER 分析仪，日本KEM。

2.2 胶粘剂合成

按配方称量填料，在烘箱里进行预处理除去水分，使含水量低于0.1%。将硅烷改性聚氨酯预聚体SMPU224、增塑剂（DOP）、填料（炭黑、纳米碳酸钙）及其他助剂加入到行星搅拌机中，搅拌50 min，呈膏状。在N2保护下搅拌30 min，边搅拌边加入偶联剂；加入催化剂，继续搅拌30 min；抽真空除去气泡，进行包装。

2.3 性能测试

拉伸强度和伸长率：按GB/T 528—2009 测定；撕裂强度：按GB/T 529—2008测试；表干时间：按GB/T 13477测试；挤出率：按GB/T 13477方法测试。

3 结果与讨论

2种配方与对应胶粘剂性能测试结果见表2、表3。

为了降低胶粘剂的黏度，需加入增塑剂，但对密封胶性能有一定的影响。常用的有酯类增塑剂，如邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP）[3]。体系黏度和拉伸强度随其用量的增大而降低，断裂伸长率则随之增大，用量一般为5%～25%。

填料通常是纳米碳酸钙，粒径在60～80 nm较宜，添加量在30～50质量份。加入气相白炭黑可提高其触变性，防止流挂，有一定的补强作用。无论是碳酸钙或是白炭黑，都需预处理除去水分。

加入一定量的紫外光稳定剂和抗氧剂[4]，有利于提高胶的耐候性。A-171乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂[5]是吸水剂，可延长其贮存期，但添加量大，会降低体系的力学性能。配方中A-1120是增粘剂，同时起到催化作用。用不同的偶联剂作增粘剂，配合适量的二月桂酸二丁基锡催化剂，可调节其表干和固化时间，得到不同力学性能的胶粘剂。

对比2种配方的胶粘剂，当自制硅烷改性聚氨酯预聚体的用量少时，胶粘剂韧性较好；当预聚体用量增加，胶粘剂粘接强度增大，而韧性降低。

4 结论

以端硅烷基聚氨酯预聚体SPUM224为主要原料，添加填料、增塑剂以及其他助剂，合成出了性能优异的单组分硅烷改性聚氨酯胶粘剂。该胶拉伸强度为2.94～3.52 MPa、断裂伸长率为182%～400%。

参考文献

[1]史小萌，戴海林，马启元.硅烷化聚氨酯及其密封胶的制备和性能研究[J].热固性树脂， 2003，18（1）：10-13.

[2]王志政，周佑亮，黄世强.新型硅烷改性聚醚弹性胶粘剂的研制[J].中国胶粘剂，2009，18 （7）：5-7.

[3]修玉英，贾云龙，罗中瑜.硅烷改性聚氨酯的合成[J].化工新型材料，2005，33（3）：1-4.

[4]赵葆卫.硅烷改性聚氨酯预聚体（STP）应用[C]//中国胶粘剂协会工程胶粘剂技术研讨会.青岛，2010.

[5]陈福泰，白渝平.一种硅烷改性聚氨酯粘接密封胶及其制备方法：中国，200410024291.4[P].2005-03-16.