装配式建筑用MS密封胶的制备与粘接性能分析研究

师丽

摘 要：采用硅烷改性聚醚（MS）预聚物，制备了一种低模量单组分MS密封胶，适用于装配式建筑。通过对不同分子结构的预聚物、纳米碳酸钙温度老化、紫外线老化以及温度环境的变化，针对MS密封胶的拉伸强度、断裂伸长率、混凝土粘接性能以及100%拉伸模量进行分析。结果表明：分子结构不同的预聚物制备产品的模量差距较大，其中在拉伸模量低的情况下混凝土的粘接性能最为突出;不同纳米碳酸钙对MS密封胶的防水性能的差异性也较大。MS密封胶还可以承受最大为12 d的高温、高湿老化，低温环境下粘接性能仍然较为突出。

关键词：装配式建筑;硅烷改性聚醚密封胶（MS）;低模量;粘接性;深度固化

中图分类号：TQ436+.6 文献标识码：A文章编号：1001-5922（2022）02-0030-04

装配式建筑作为当下最为新颖的一种建筑，施工方法与传统工业化相比较，有着安全环保而且快捷高效等突出特点。而硅烷改性聚醚（MS）密封胶的使用是装配式接缝的重要防水措施，也是第一道防水措施，怎样合理运用是极为重要的。MS密封胶是KANEKA公司以硅烷改性聚醚树脂为基础从而创新制备出的全新装配式建筑密封材料。MS 密封胶是以甲氧基硅烷为封端剂的聚醚高分子，其密封胶具有环保、贮存稳定、耐候、抗污染、涂层、附着力强、低温下弹性好等优点，为此受到建筑、汽车等领域的广泛应用。如今市面上使用最普遍的防水密封胶主要为以下3种：聚氨酯密封胶、硅酮密封胶以及硅烷改性聚醚密封胶。硅酮密封胶与混凝土的粘接效果较差，而且容易造成污染环境，后期维护所需的成本较高。基于此，目前大部分装配式建筑都不使用此密封胶。聚氨酯密封胶的耐候性较差，在凝固期间会产生二氧化碳，从而使密封胶的性能受到影响，长期使用的稳定性较差[1]。

1 实验部分

1.1 实验原料

实验原料如表1所示。

1.2 仪器及设备

实验用仪器及设备如表2所示。

1.3 MS密封胶的制备工艺

取少量的硅烷封端聚醚的交联聚合物、邻苯二甲酸二异癸酯、二月桂酸二丁基锡、超微细碳酸钙、苯并三唑类紫外线吸收剂、受阻胺类光稳定剂，依次将其放入到动混机中，搅拌50 min后换至真空搅拌，期间把水温提升到100 ℃制止脱水2 h;之后把温度迅速降到50 ℃。然后加入氮气，并依次放入乙烯基三甲氧硅烷、硅烷偶联剂等助剂，在抽完真空的条件下进行搅拌混合。最后把氮气撤出转成常压，并快速的将其注入320 mL的塑料管中，制成此品[2-3]。

1.4 性能测试

①MS密封胶的拉伸模量、断裂伸长率以及强度的测试要严格按照国家规定的《建筑密封材料试验方法》标准来利用电子智能试验机进行测试。②浸水实验，根据《混凝土建筑接缝用密封胶》标准的附录A方式来进行测试[4-5]。③温度环境实验，将混凝土试验样品在75 ℃或92 ℃的环境中存放15 d或22 d;一段时间后取出放置室温测试箱中观其性能的变化。④压流黏度，利用压流黏度计来测定压流黏度。

2 结果与讨论

2.1 不同硅烷改性聚醚预聚物对常温粘接性能的影响

在MS密封胶的众多成分中，其中硅烷改性聚醚预聚物作为主要成分，因其结构不同，所制作出的MS密封胶之间的各性能也不同，具有一定的差异性。本文通过3种不同结构的预聚物来进行制备，所制备出的密封胶有MS1、MS2以及MS3，MS2中的预聚物主要成分为二烷氧基封端聚醚，与其不同的MS1、MS3的主要成分均為三烷氧基封端聚醚，而黏度的排名为MS1、MS2、MS3。各性能指标如表3所示。

由表3可看到，在各组成成分不变的情况下，密封胶的黏度会随着预聚物的黏度增加而持续上升，挤出性下降，断裂伸升率上升。造成这一主要原因是预聚物包含分子的质量偏大，在进行固化的过程中交联度下降，导致高分子化合物的柔韧性好，断裂伸长率较高[6]。从表3中还可看到，MS2密封胶粘接破坏形式为100%内聚，所以其粘接性能最强。而MS3密封胶的粘接破坏形式为界面，这表明此密封胶的粘接性能最差，这主要是由于MS3密封胶中黏度较大，从而影响到了粘接界面的粘接性能，其内聚强度高过粘接强度时就会出现粘接破坏现象。

2.2 不同纳米碳酸钙对浸水粘接性能的影响

通过3种不同粒径纳米碳酸钙制备低模量的MS密封胶来对混凝土粘接性能与浸水性能影响进行了分析[7]。从表4可知，如果在组成部分全部相同的情况下，分别利用MSa、MSb、MSc这3种纳米碳酸钙所制作出的产品，各性能之间的差异性较大，其中使用MSc碳酸钙所制作出的产品各性能强度高，而且胶体较硬，断裂伸长率较低，这直接导致粘接破坏形式为截面破坏。采用碳酸钙MSa所制作出的产品，我们可以清晰地得知断裂伸长率非常高，而所含拉伸模量持续降低，此密封胶针对混凝土的粘接性能最为突出。经过泡水后，MSb浸水粘接性能持续下降，而且断裂伸长率也会随之下降;在泡水后MSa所表现的各性能以及粘接能力都表现较为突出，抗水能力较强。通过实验得出，纳米碳酸钙粒径的粗细不同所制备出的MS密封胶的抗水性能也会不同。

2.3 紫外线对粘接性能的影响

MS密封胶在装配式建筑中混凝土接缝的耐用性主要表现为紫外辐射、温度环境以及外界不同作用力等多种因素。基于此，本文将采用模拟外界不同老化条件，针对密封胶紫外线辐射老化进行试验，结果如表5所示。

由表5可知，老化前与老化后进行对比，老化后的拉伸强度得到了一定的增长;断裂伸长率持续下降，但表面没有出现裂痕。由此可以看出，其所处的粘接破坏形式为内聚，这表明MS密封胶抗紫外线能力较强。

2.4 高温、高湿对粘接性能的影响

通过高温、高湿环境1～3个月的老化性能变化来对MS密封胶的抗温耐湿性能展开研究结果，如表6所示。

由表6可以看出，随着所处高温、高湿环境时间的增长，MS密封胶的拉伸强度以及拉伸模量都在持续下降，老化20 d后拉伸强度及拉伸模量均下降5.0%以上。断裂伸长率随着时间的增长在持续上升，粘接破坏形式也不容乐观，到20 d以后出现了界面破坏现象，MS密封胶的各项性能均在下降[8]。究其原因，可能是MS密封胶中的组成分子构造受到了水分破坏，导致其中的成分瓦解或者水涨，以致MS密封胶的强度逐渐下降，特别是MS密封胶的粘接面非常容易受到水分影响，导致粘接性能下降。通过以上实验结果得知，MS密封胶在高温、高湿环境中，在12 d的时候可以很好的抵抗老化;但到20 d时，效果均不理想。

2.5 低温对粘接性能的影响

为使MS密封胶的粘接性能可在不同环境下的研究更为明显，本文通过模拟寒冬的环境来分析冬季施工MS密封胶的粘接性能。把已经粘接好的混凝土分别放至0～7 ℃和-2～2 ℃的环境中，经过20 d后来对其粘接性能进行测试[9]，结果如表7所示。

由表7可知，MS密封胶在低温的环境下断裂伸长率会出现降低的情况，主要原因为聚合反应活性偏低，导致无法充分交联造成聚合度有所降低。但在低温环境下MS密封胶的拉伸模量以及拉伸强度均处于平稳的状态，而且粘接破坏形式均为内聚破坏。这说明MS密封胶完全可以应用在冬季施工中[10]。

3 结语

综上所述，分子结构不同的硅烷改性聚醚预聚物所制备出的产品，拉伸模量之间的差距较大，这其中拉伸模量较低的产品粘接性能最为突出;而不同粒径的纳米碳酸钙对MS密封胶的抗水能力间的差异性较大。本文所研究的MS密封胶不仅对紫外辐射有较大的抵抗能力，而且在高温、高湿的环境中12 d，同时在低温环境所表现出的粘接性能也较为突出，可以适用于冬季施工。

【参考文献】

[1] 方贵坜，梁力戈，卢新莲，等.低模量双组分硅烷改性聚醚密封胶的制备及性能研究[J].中国建筑防水，2021（9）：24-28.

[2] 唐先成，刘勇，夏亮亮，等.装配式建筑用单组分MS密封胶耐候性能研究[J].中国建筑防水，2020（8）：18-22.

[3] 马英华，辛东升，夏润亭，等.氯丁胶/铬革屑复合材料的热压工艺研究[J].中国皮革，2020，49（9）：55-61.

[4] 谢苏江，吕彬彬.石墨烯改性MS密封胶的制备和性能研究[J].流体机械，2019，47（8）：7-11.

[5] 薛雪雪，赵颖，许小海，等.低模量装配式建筑单组分硅烷改性聚醚密封胶的制备与性能分析[J].新型建筑材料，2019，46（4）：103-106.

[6] 马英华，辛东升，夏润亭，等.氯丁胶/铬革屑复合材料的表面润湿性和吸水性研究[J].中国皮革，2020，49（8）：10-15.

[7] 金劍青，吴同鸽.MS密封胶在预制装配式建筑外墙防水中的应用探讨[J].价值工程，2018，37（8）：144-147.

[8] JB/T 10900—2008，工程机械聚氨酯、MS密封粘接剂应用技术规范[S].2008.

[9] 陈洋庆，陈建军，高敏华，等.装配式建筑用单组分硅烷改性聚醚密封胶的制备及弹性恢复率研究[J].有机硅材料，2021，35（5）：16-20.

[10] 全文高，陈炳耀，姚荣茂，等.硅烷改性聚醚密封胶的制备及性能研究[J].化学与粘合，2021，43（5）：358-361.