伸缩缝装置聚硫改性聚氨酯密封胶关键性能研究

崔润超

（河南省交通工程定额站，河南 郑州 450000）

伸缩缝装置胶条是利用橡胶的高弹性来适应温度变化时而产生的伸缩变形，具有防水、防尘、降噪等作用，目前常用的胶条有天然橡胶（NR）和氯丁橡胶（CR）。NR和CR胶条属于定型密封材料，后期会与钢材之间密封不严而导致渗漏情况发生；此外，由于长期暴露在自燃环境中，NR和CR胶条破坏后，碎石和杂物进入伸缩缝装置，对其变形能力造成严重影响，甚至型钢断裂、锚固区混凝土开裂。同时，更换胶条工艺繁琐，而且在更换过程中需要封闭现场，操作较为困难。

无定型密封材料是利用材料本身不同组分之间的化学反应或与空气中的水气发生化学反应，经固化后形成弹性体的一大类材料，行业部分专家相关对无定型密封胶进行多方面的性能探讨，但仍未完善。文章对聚硫改性聚氨酯密封胶（PU-m-PS）非定型密封填充胶进行研究，根据GB/T13477.8-2017的方法对其与钢材的粘接性能、定伸模量、耐老化性能等进行了深入研究。

1 聚硫改性聚氨酯性能检测

按照GB/T13477.8-2017进行，将密封胶的粘接基材改为钢材，并按照GB/T8923-2013处理至Sa3级；将制备的试样在紫外光耐气候老化试验箱中，保持1000h，然后测定密封胶与钢材的粘接性能及抗老化性能。

1.1 无底涂时密封胶与钢材的粘接性

按照GB/T13477.8-2017的规定，将聚硫改性聚氨酯密封胶与处理后的钢材制成试件，在标准条件下养护28天，用万能拉力试验机测试密封胶的粘接性能。测定密封胶与钢材的粘接强度、断裂伸长率，以及破坏方式。实验结果如表1所示。

表1 密封胶与钢材粘接性能

从表1可看出，聚氨酯改性聚硫密封胶与钢材粘接性能良好，为内聚破坏，原因是聚氨酯的引入，氨基甲酸酯官能团能与钢材表面的活性物质形成较强的氢键链接，增强了密封胶与钢材的粘接性能。

1.2 有底涂时密封胶与钢材的粘接性能

采用自制的环氧底涂和硅烷底涂对界面进行处理，按照方法进行测定粘接性能，结果如表2所示。

表2 底涂对密封胶与钢材粘接性能的影响

从表2可以看出，环氧底涂可以明显提高密封胶与钢材的粘接性能。环氧树脂和酚醛树脂常作为聚硫密封胶的改性剂，因此选用合适的环氧基团化合物可以改善聚硫密封胶与基材的粘接性能。硅烷底涂可以提高硅酮密封胶与钢材的粘接性能，但硅烷底涂明显降低了聚硫密封胶与钢材的粘接性能。

1.3 密封胶与钢材的定伸粘接性能

采用自制环氧底涂，将密封胶制备成待测试样，观察定伸25%、60%、100%时定伸破坏方式。本部分试验主要检测密封胶在变形缝变形时抵抗变形的能力，以及变形解除后恢复原貌的能力。实验结果如表3所示。

表3 密封胶的定伸粘接性

由表3可看出，在25%、60%定伸时，聚氨酯密封胶和聚氨酯改性聚硫密封胶无破坏，性能优异；在100%定伸时，聚氨酯改性聚硫密封胶发生了内聚破坏，聚氨酯改性聚硫密封胶与钢材粘接未发生破坏。

1.4 密封胶的耐老化性能

由于密封胶长期在室外服役，耐老化性能应该作为一项主要指标进行评价。常见的密封胶耐久性试验包括室外暴晒试验和人工大气老化试 验，室外暴晒试验最接近实际情况，但试验过程繁琐，周期长。采用人工大气老化试验箱进行加速老化试验是一种简便快捷的定性评价方法。文章将试样在紫外光耐候试验箱中进行加速老化试验，测定了加速老化1000h后，试验结果如表4所示。

表4 老化后密封胶与钢材的粘接性能

从表4可看出，经过1000h大气老化后，密封胶的粘接性能、耐老化性能均有降低，但由于其分子结构中引入聚硫S-S键和C-S键，其耐老化性能仍非常优秀能。

2 结语

通过对聚氨酯改性聚硫密封胶与钢材的粘接强度、定伸粘接性以及人工加速老化后的粘接性能的研究，聚氨酯改性聚硫密封胶综合性能优异。随着伸缩缝装置橡胶条所表现出的耐久性较差、密封不严以及更换难度大等问题逐渐凸显，聚氨酯改性聚硫密封胶作为其一种新型替代材料之一，在工程实践中进一步推广应用是非常适合的。