聚硫醚密封剂中环氧树脂的使用

孟凡娜

摘 要：在聚硫醚密封剂中采用液体聚硫醚橡胶进行硫化，通过使用聚硫醚作为密封剂生胶或者EP进行硫化，新型聚硫醚密封剂的综合性能更加突出。通过全面的试验分析可以看出，该新型材料的热分解温度同普通的聚硫橡胶相比更高，将聚硫醚密封剂进行热循环处理后，其拉伸强度变化为31%、断裂拉伸变化率为42%，而聚硫密封剂的拉伸强度变化为45%、断裂伸长变化率为64%。由此可以看出聚硫醚密封剂的性能高于聚硫密封剂。从粘结性角度分析，聚硫醚密封剂的粘结性以及适用性更广，可以针对多种基材进行粘结，并且在常温环境下，其剥离强度高于7.5Kn/m，另外使用60℃的盐水环境下或者航空煤油双层液进行浸泡，七天后仍旧为内聚破坏。同其他的密封剂相比，聚硫醚密封剂基本不会受到温度、湿度的影响，并且该种密封剂硫化率相对较大、加工性能良好、硫化效果良好。

关键词：聚硫醚；密封剂；环氧树脂

前言

从耐油性、密封性以及耐温性角度分析，液体聚硫橡胶具有相当的优势，在密封体系中崭露头角，受到了广泛的关注，被应用于建筑用密封剂以及飞机油箱的密封中。而该种密封剂的硫化剂大多会使用金属氧化物例如氧化锌或者PbO2，但是在整个反应过程中，生成物中含有水，所以聚硫密封剂的硫化过程中很容易受到温度、湿度以及水分含量等外在因素的影响，在所有的硫化剂体系影响中，MnO2硫化剂受到的影响最大，因此密封剂会出现不确定的活性期，且粘结性以及力学性能等都会产生不稳定的状况。而EP同巯基在反应过程中会完成硫化过程，并且是用环氧树脂不用担心受到温度或者湿度环境影响，因此人们在聚硫密封剂的研制中对EP硫化型材料较多，但是研发并不尽如人意。文章主要研究了以液体聚硫醚橡胶作为密封剂生胶，其官能度为2.3，在25℃环境下粘度可以达到28Pa·s。通过实验分别对聚硫醚密封剂的耐油性、耐温性以及密封性等基本性能进行了实验、考察。从而制备出具有良好发展和推广前景的高性能EP硫化聚硫醚密封剂。

1 试验分析

1.1 原料介绍

实验中所应用到的实验原料包括液体聚硫醚橡胶、聚硫密封剂、活性碳酸钙、二氧化硅、EP、1，8-二氮杂环[5，4，0]十一烯-7（DBU）。其中液体聚硫醚橡胶的官能度为2.3，Mn含量为4000；液体聚硫醚橡胶为日本东丽公司出品的工业级聚硫醚橡胶；活性碳酸钙为上海大宇生化有限公司出品的工业级活性碳酸钙；二氧化硅则是美国卡博特有限公司出品的工业级原料；工业级EP为美国陶氏化学公司出品，以上实验材料均符合实验原料质量要求。

1.2 仪器分析

实验所采用仪器均需要经过预先的检测、调试，实验中所需要用到的设备、仪器包括：GT-AT-3000型电子拉力机、热重分析仪以及差示少秒量热议、邵氏橡胶硬度计以及三辊研磨机。热重分析仪型号为2050型、三辊研磨机型号为S100型。

1.3 制备过程分析

1.3.1 基膏：将液体聚硫醚橡胶同碳酸钙、二氧化硅进行均匀混合（质量分数100%的聚硫醚橡胶、质量分数40%的CaCO3、质量分数为30%的SiO2），混合搅拌采用三辊研磨机进行。

1.3.2 硫化密封剂。将EP同上述步骤制备的基膏、DBU进行混合（质量分数100%的基膏、质量分数为5%的EP以及质量分数为0.5%的DBU），通过三辊研磨剂进行均匀混合。

1.4 测试表征

（1）拉伸性能：按照相关标准，采用电子拉力机进行测定（加载速率为500mm/min）。

（2）剥离强度：按照相关标准，采用电子拉力机进行测定（加载速率为（50mm/min）。

（3）热性能：采用热失重分析（TGA）法进行表征（N2气氛，升温速率为10K/min）。

（4）玻璃化转变温度（Tg）：通过DSC法针对热量变化进行表征，即差示扫描量热，其升温速率为10K/min。

（5）热循环性能：热循环条件是在一定的循环范围中循环6次，即127℃/6h至160℃/40min至182℃/h，最终到38℃。

（6）硬度：其硬度需要依照相关标准进行测定。

2 结果分析

2.1 聚硫醚密封剂的制备

聚硫醚橡胶与聚硫橡胶具有类似的分子结构和黏度等物理性质，本研究采用与聚硫橡胶相同的制备方法制取聚硫醚密封剂的基膏（将聚硫醚橡胶与碳酸钙，二氧化硅等填料混合均匀即可）。在当前的聚硫醚密封剂的制备中期硫化剂大多会使用MnO2，由于聚硫醚橡胶也属于巯基封端型的，故二氧化锰也可作为聚硫醚密封剂的硫化剂；同时，本研究也考察了EP硫化聚硫醚密封劑体系的硫化特性。

2.1.1 密封剂种类对硫化速率的影响

若条件一定，对于密封剂硫化特性的研究主要通过体系硬度进行考察，在整个硫化过程中，若条件标准，即温度为20℃、相对湿度为50%，硬度达30，反应的时间最多的为聚硫密封剂，其次则是聚硫醚密封剂，而EP硫化聚硫密封剂的硫化时间最短。通过这种比较可以总结出，在硫化速率上聚硫醚密封剂的硫化速度相对较快，而硫化剂的使用中EP快于MnO2。从另一个角度进行分析，则可以看出一旦某些密封剂在活性期内，其施工的各环节时间必然会有所减少，即施工的整体周期缩短。

2.1.2 温湿度对硫化速率的影响

在其他条件保持不变的前提下，通过改变试验温度及湿度来考察聚硫醚密封剂硫化速率的变化情况。经二氧化锰硫化后的聚硫醚密封剂，温湿度的降低对其硫化速率影响较大，其硬度均小于标准条件下的硫化硬度（当硫化温度降至10℃时，30h时硬度仅为22；当相对湿度降至30℃时，30h时硬度仅为25），说明温湿度的降低均减慢了二氧化锰的硫化速率、经EP硫化后的聚硫醚密封剂，温湿度的降低对其硫化速率影响不大，与标准条件下的硫化速率无明显区别。综上所述，采用EP作为聚硫醚密封剂的硫化剂较适宜，外界环境变化对该密封剂的硫化效果影响不大。

2.2 耐热性能比较

由于聚硫橡胶分子结构中含有双硫键，故其耐高温性能受到一定影响，聚硫醚橡胶与聚硫橡胶一样具有很低的Tg，说明两者都具有较好的柔韧性及耐低温性能；聚硫醚橡胶的起始分解温度比聚硫橡胶高15℃左右、说明前者的耐高温性能相对较好。经热循环处理前后、聚硫醚密封剂的拉伸强度变化率（31%）小于聚硫密封剂（45%），并且前者的断裂伸长率变化率也相对最小。结合两种液体橡胶的TGA表征结果，可以说明聚硫醚密封剂的耐高温性能优于聚硫密封剂，即前者可适用于耐热性能要求更高的密封场所。

2.3 胶接件粘度分析

粘结稳定性是衡量密封剂在各类基材中使用效果最基本的标准之一，若其他条件相同，针对EP硫化聚硫醚密封剂性能中粘度进行考察主要通过改变基材的方式。通过分析可以看出，胶接件若采用聚硫醚密封剂制备其常温剥离强度极高，且均为内聚破坏。以此可以看出聚硫醚密封剂的常温粘接性能较高。另外若采用航空煤油双层液或者60℃盐水对该胶接件浸泡七天，其粘结性仍旧良好，因此总结出聚硫醚密封剂具有良好的耐水性、粘接性和耐油性。

3 结束语

通过上述研究可以看出，密封剂的制备中采用液体聚硫醚橡胶作为生胶可以制备出一种新型的聚硫醚密封剂，该种材料的耐高温性较好。并且该种密封剂硫化剂为EP，因而在硫化过程中不会受到外界环境温度、湿度的影响，因此其施工性较高。相比较于聚硫橡胶，该种新型材料的分子结构中不存在多硫键，因此相较于聚硫密封剂，该种新型材料的耐高温性较高。经过综合分析，该种新型的密封剂粘结性良好，适应多种基材。

参考文献

[1]王云英，张建明，孟江燕.聚硫密封胶与氟硅密封胶人工加速老化研究[J].南昌航空大学学报（自然科学版），2010，2.

[2]刘刚，秦蓬波，吴松华.新型耐高温耐油聚硫代醚密封剂的研究[J].中国胶粘剂，2009，8.