一种单组份脱醇型（微）中空玻璃用密封胶的制备

安静 杨震 赵景铎 杨潇珂 张燕红

摘 要：以α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷（107硅橡胶）、交联剂、偶联剂、催化剂、碳酸钙为原料，制得单组份脱醇型微中空玻璃用密封胶。主要研究了107硅橡胶粘度、碳酸钙和交联剂的用量对该密封胶性能的影响， 结果表明，使用100份粘度50000mPa.s的107硅橡胶、6份甲基三甲氧基硅烷、辅以其它助剂 按此配方制得的醇型密封胶，用作（微）中空玻璃的第二道密封，参照GB/T11944-2012，做露点、耐紫外线辐照性能、水气密封耐久性能的测试来考察密封胶的性能，结果满足中空玻璃的要求，并且相较于其他体系的密封胶，本实验密封胶挥发性有机物较低，测试VOC含量为80μg/g，低挥发性，绿色环保，满足GB33372-2020胶粘剂挥发性有机化合物限量的要求。

关键词：α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷;微中空玻璃用密封胶;醇型密封胶;低挥发性;绿色环保

中图分类号：TQ436+.6 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）04-0007-04

Abstract：A one-component dealcoholized micro-insulating glass sealant is prepared with α，ω-dihydroxy polydimethylsiloxane （107 silicone rubber）， cross-linking agent， coupling agent， catalyst， calcium carbonate as raw materials. Mainly studied the influence of 107 silicone rubber viscosity， calcium carbonate and crosslinking agent dosage on the performance of the sealant. The results show that the formula that 100 parts of 107 silicone rubber with a viscosity of 50000 mPa.s， 6 parts of methyltrimethoxysilane， and other additives can be used as the second seal of （micro） insulating glass. Refer to GB/T11944-2012 to test the performance of dew point， ultraviolet radiation resistance， and water-gas seal durability to investigate the performance of the sealant， and the results meet the requirements of insulating glass， and compared with other system sealants， the test sealant has lower volatile organic compounds， and the tested VOC content is 80μg/g， which is low volatility， green and environmental protection， meeting the requirements of GB33372-2020 adhesive volatile organic compound limit.

Key words： α，ω-dihydroxy Polydimethylsiloxane; Micro-insulating glass sealant; Dealcoholized sealant;Low volatility; Green and environmental protection

0 前言

伴隨着现代社会的发展，建筑的节能性与环保性越来越受到广泛的重视。建筑节能包括新建（含改建及扩建）建筑节能和既有建筑节能改造[1]。而门窗及幕墙改造是建筑节能的关键，其中既有建筑的微中空玻璃改造则是改造节能工作的重中之重。目前，国内有一部分的旧楼的门窗是单玻，如果将其全部更换成中空玻璃，其成本会非常高，所以直接在单玻门窗上进行微中空的改造既经济又快速，也可以满足国家规定的节能标准，微中空改造的优点是：更经济、更快捷、更环保、更安全、更健康、更轻盈。因此，开发一种用于中空玻璃的第二道密封的单组份脱醇型中空玻璃结构密封胶 对于中空玻璃市场有很重要的意义，该密封胶可满足：表干速度快，深层硫化快;粘接性好，耐老化性能好，注胶工艺简单便捷，易于施工;中性无污染，绿色环保等特点;可用于中空玻璃的深加工，也适用于旧楼的微中空改造，可以很好的起到中空玻璃结构密封的作用。本文以107硅橡胶为基胶，添加适量的填料，交联剂，硅烷偶联剂，催化剂等制得单组份脱醇型密封胶。考察了107硅橡胶的粘度、碳酸钙和交联剂的用量对密封胶性能的影响，用本文制得的密封胶制作（微）中空玻璃，参照GB/T11944-2012进行检测 ，可满足性能要求。

1 实验

1.1 主要原料及实验设备

羟基封端的聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、纳米活性碳酸钙及重质碳酸钙、催化剂。以上均为市售产品

双行星搅拌设备：广东省佛山市金银河机械设备有限公司;邵尔A硬度计TH200：时代集团公司;厚度计：O-12.7，上海六菱仪器厂 ;拉力试验机：深圳新三思技术计量有限公司。紫外线辐照试验箱、郑州中原思蓝德高科股份有限公司;高低温交变试验箱， 上海增达环境试验设备有限公司;Voc设备GC-MASS，美国安捷伦公司等。

1.2 单组份脱醇型（微）中空用密封胶的制备

基本配方：100份107硅橡胶，10～60份二甲基硅油，80～160份纳米活性碳酸钙，30～80份重质碳酸钙1～8份交联剂，1～4偶联剂、1～5份催化剂。

将计量的107硅橡胶、二甲基硅油和碳酸钙加入双行星搅拌设备中，真空状态下搅拌均匀，再依次加入交联剂、以及催化剂，抽真空搅拌均匀后，灌装于硬支塑料管内密封保存。

1.3 性能测试

（1）表干时间：按GB/T13477.5-2002测试。

（2）邵尔A硬度：按GB/T531.1-2008测试。

（3）固化深度：使用固化深度板检测样品在标准条件下 （温度21～25℃;相对湿度45%～55%） 24h的固化深度。

（4）拉伸粘接强度及断裂伸长率：按GB/T 13477.8-2002测试。

（5）露点、耐紫外线辐照性能、水气密封耐久性能：按GB/T11944-2012测试。

（6）胶粘剂挥发性有机化合物含量：按照GB33372-2020测试。

2 结果与讨论

2.1 107胶粘度对密封胶性能的影响

107硅橡胶为有机硅密封胶的基础聚合物，其粘度的大小影响了活性羟基含量。羟基在接触到交联剂后发生化学反应，从而影响到密封胶的硫化速度和交联密度。表1是在其他各组分质量分数不变的情况下， 选择不同粘度的107硅橡胶制成脱醇密封胶， 测试其对密封胶性能的影响。

由表1可见，随着107硅橡胶的粘度从5000mPa·s提高到80000mPa·s，脱醇密封胶的表干时间从13min下降到11min基本变化不大。24h的固化深度从2.16提高到了2.48，增加了15%，原因是硅酮密封胶的固化靠107分子鏈的羟基与空气中的水分反应生成烷氧基，其再与交联剂发生化学反应，107硅橡胶粘度越大，分子链越长，相同份数的交联点就会越少，所以在交联反应过程中形成的分子链交联网状结构越稀疏，交联密度随之相对较低，空气中的水分就更容易渗透到内部参与交联反应[2]，因此，107硅橡胶粘度的增加可提高脱醇密封胶的固化深度。同时可以降低密封胶的表面硬度，增加密封胶的弹性，提高拉伸强度和断裂伸长率。综合施工工艺性能考虑，选择50000mPa·s的107硅橡胶较适宜。

2.2 碳酸钙配比对密封胶性能的影响

碳酸钙是硅酮密封胶用量最大的原料之一[3～4]。 合适的配比对硅酮密封胶产品性能的影响极为重要。表2为活性纳米碳酸钙与重质碳酸钙的配比对脱醇密封胶性能的影响。

由表2可见，两种碳酸钙的不同配比对密封胶的表干时间、固化深度的影响不是很大，对密封胶的硬度、下垂度及伸长率的影响较明显，当重质碳酸钙用量逐渐增加，密封胶触变性降低，硬度增大。同时断裂伸长率逐渐降低，反之纳米碳酸钙用量逐渐增加，密封胶触变性提高，硬度稍有降低，但拉伸强度和断裂伸长率明显提高。分析原因，重质碳酸钙因其比表面积小，未经表面处理不能与硅橡胶形成较大的相互作用力，更多是起到有效降低密封胶体系粘度的作用，而活性纳米碳酸钙具有普通碳酸钙所没有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应， 这些特性使其在与硅橡胶分散过程中，碳酸钙微粒与硅橡胶之间形成较大的相互作用力，对硅橡胶起到明显的补强作用，活性纳米碳酸钙经过表面活性剂的活化处理，其粒子表面包裹一层有机物，作为密封胶填充材料与硅橡胶混合时，与基胶有很好的浸润相容性，二者相互作用可改善了密封胶的触变性，同时拉伸强度和伸长率都有明显提高。所以重质碳酸钙和纳米碳酸钙的配比对控制密封胶的工艺施工性能和力学性能非常重要。综合性能比较：活性碳酸钙150份与重质碳酸钙50份配比性能较好。

2.3 交联剂用量对密封胶性能的影响

脱醇型密封胶通常使用甲基三甲氧基硅烷作为交联剂，表3是在各质量分数不变的情况下，用甲基三甲氧基硅烷作为交联剂制得的脱醇密封胶，测试交联剂用量对密封胶性能的影响如下表3所示。

由表3可见，当交联剂份数很小时，交联剂不足与107硅橡胶产生交联反应，密封胶会出现反应不完全，硬度低，表面发粘现象，并且密封胶的粘接性差，不满足密封胶的使用要求。所以合理的选择交联剂的用量对密封胶的各项性能都有很大的影响，交联剂的过少会造成固化不彻底、密封胶出现发粘、硬度低、强度低、粘接性能差等缺点，但由于交联剂的降低，其在固化过程中小分子的释放降低，也有助于降低VOC的含量;而固化剂过多，会造成密封胶的硬度增大，断裂伸长率降低、交联密度增大，进而会出现粘接性能下降的现象，所以选取合适的交联剂用量有助于制得低VOC含量、可以深度固化、具有优异粘接性能的中空玻璃结构胶。从上表的性能可以看出交联剂用量为6份时，综合性能较好。

3 用以上配方制作的有机硅密封胶制作的中空玻 璃的性能测试结果

采用本公司生产的MF910K作为中空玻璃的第一道密封，本实验所得密封胶作为第二道密封，制作（微）中空玻璃参照GB/T11944-2012进行测试，结果如表4所示。

由表4可以看出，按本文实验制得的醇型密封胶，可以满足中空玻璃的性能要求。

且本密封胶经测试VOC含量为80μg/g，低挥发性，绿色环保，满足GB33372-2020胶粘剂挥发性有机化合物限量的要求。

4 结论

以α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷（107硅橡胶）为基胶、甲基三甲氧基硅烷作为交联剂、活性碳酸钙和重质碳酸钙为补强填料、辅以偶联剂、催化剂，制得单组分脱醇型微中空玻璃用密封胶。结果表明：使用100份粘度50000mPa·s的107硅橡胶，当交联剂甲基三甲氧基硅烷6份、活性碳酸钙与重质碳酸钙150：50份时得到的脱醇型密封胶，测试VOC含量为80μg/g，低挥发性，绿色环保，用此胶作为中空玻璃的第二道密封，经测试可以满足（微）中空玻璃的性能要求。

参考文献

[1]杨辉，杨闯，郭兴忠，等.建筑节能门窗及技术研究现状[J].新型建筑材料，2012，39（09）：84-89.

[2]屈裴，刘波，黄强，等.影响脱醇型RTV-1硅橡胶硫化速度的因素[J].有机硅材料，2015，29（04）：309-312.

[3]陈利堂.纳米碳酸钙对硅酮密封胶性能的影响[J].中国建筑防水，2014（14）：16-18.

[4]颜干才，杜年军.不同种类碳酸钙对硅酮密封胶密度及防水性能的影响[J].中国建筑防水，2018（10） ：10-13.