纳米氧化铝对硅烷改性聚醚密封胶性能的影响

顾本庆 张金龙 邵 强 钟开红

（广州市建筑科学研究院集团有限公司，广东 广州 510440）

0 引言

硅烷改性聚醚密封胶（以下简称密封胶）作为新一代密封胶，以其较好的粘结性能、耐久性能和环保性能逐渐成为密封胶市场上备受青睐的密封胶产品，在装配式建筑、汽车门窗等领域得到广泛应用[1-8]。在密封胶制备过程中，填料作为一种重要组分，能够有效改善密封胶的各项力学性能。因此，在密封胶制备过程中，研究人员通常都会在密封胶中添加各种填料来改善密封胶的性能[9-10]。碳酸钙、炭黑作为研究人员常用的填料，已经在密封胶制备中成为常用填料。但这两类补强材料在密封胶制备过程中也存在着一些问题，比如用量大、耐候性差等[11-15]。

纳米氧化铝作为一种粒度分布均匀、纯度高、分散性能好的刚性材料，对改善硅烷改性聚醚密封胶的影响，目前少有研究提及。因此，本文针对纳米氧化铝用作密封胶制备的一种新型填料进行了研究，探索纳米氧化铝对硅烷改性聚醚密封胶性能的影响。

1 试验方法

1.1 试验材料

（1）MS树脂：工业级，型号ExceStar™S5830E，日本旭硝子（AGC）有限公司生产。

（2）邻苯二甲酸二异癸酯：分析纯（AR）。

（3）除水剂：TI除水剂。

（4）粘结促进剂：深圳鑫峰化工有限公司提供。

（5）催化剂：二月桂酸二丁基锡，分析纯（AR）。

（6）触变剂：聚酰胺蜡，美国DuPont杜邦公司生产。

（7）γ-纳米氧化铝：分析纯（AR）。

1.2 密封胶的制备方法

密封胶制备方法：按照基础配方中的材料组成，将MS树脂、邻苯二甲酸二异癸酯、填料等分别添加至行星搅拌机反应釜内，在90℃，0.090±0.005MPa条件下充分混合均匀，并在真空条件下持续搅拌2h；将反应釜温度降到50℃以下；在持续冲入氮气的条件下，将粘结促进剂、触变剂、催化剂先后加入反应釜，充分搅拌，使反应釜中的所有材料充分混合均匀，随后添加除水剂等，混合均匀；通过再充氮去消除真空到常压，将反应后的混合物倒出，检测、分装即得所需密封胶成品。密封胶基础配方见表1。

表1 密封胶基础配方

1.3 测试方法

（1）抗拉强度和断裂伸长率。按照GB∕T 528—2009中的方法进行测试。

（2）邵氏A硬度。将密封胶挤注在PE 模具内（实验室用胶瓶后盖代替），表面刮平去除胶层内气泡，在标准试验条件下养护7d后，采用硬度计按GB ∕T531.1-2008中的方法进行测试。

（3）100%模量。按照GB∕T 528—2009中的方法进行测试。

（4）挤出性能。按照GB∕T 13477.3-2002的方法进行测试。

（5）表干时间。在温度(25±2)℃、湿度（55±5）%RH条件下，将适量密封胶涂擦在前期处理洁净的玻璃板上，厚度以2mm左右为宜，每间隔60s用手指轻触胶面，到不粘手的时间就是表干时间。

2 结果分析与讨论

2.1 密封胶拉伸强度和断裂伸长率数据分析

图1和图2分别显示了纳米氧化铝对密封胶拉伸强度和断裂伸长率的影响。从图2可以看出，纳米氧化铝的加入对改善密封胶的拉伸强度具有重要影响，随着纳米氧化铝用量的增加，拉伸呈现先增加后降低的波动趋势，其中，当纳米氧化铝的掺量达到10份左右时，密封胶的拉伸强度最高，之后随着纳米氧化铝用量的增加，密封胶的拉伸强度开始下降。断裂伸长率随着氧化铝用量的增加也呈现先增后减的趋势，当纳米氧化铝用量达到10份时，断裂伸长率最高。这是由于刚性纳米粒子的存在能够阻碍和钝化聚合物基体的裂纹扩展，从而避免产生破坏性开裂而使复合材料能承受更高的载荷，宏观表现为拉伸强度和断裂伸长率显著提升[16]。

图1 纳米氧化铝对密封胶拉伸强度的影响

图2 纳米氧化铝对密封胶断裂伸长率的影响

2.2 纳米氧化铝对密封胶100%模量的影响

图3为纳米氧化铝对100%模量的影响。从图中可以看出，随着纳米氧化铝用量的增加，100%模量呈现先增加后降低的趋势，当纳米氧化铝的用量在10份左右时，密封胶的100%模量达到最高。这说明纳米氧化铝的加入，可以有效提高密封胶的粘结力学性能，但随着纳米氧化铝用量的增加，对密封胶的粘结强度会产生不利影响，因此，在实际配方设计时，要充分考虑纳米氧化铝的用量。

图3 纳米氧化铝对密封胶100%模量的影响

2.3 邵A硬度和挤出性能数据分析

表2为纳米氧化铝对密封胶挤出性能和邵A硬度的影响。结果表明，随着纳米氧化铝用量的增加，密封胶的挤出性能逐渐下降。这可能是由于纳米氧化铝的加入，增加了密封胶的稠度，从而使密封胶的挤出性能受到影响。同时邵A硬度随着氧化铝的增加而增大。

表2 纳米氧化铝对密封胶挤出性能和邵A硬度的影响

2.4 纳米氧化铝对密封胶表干时间的影响

表3为纳米氧化铝对密封胶表干时间的影响。结果表明，随着纳米氧化铝用量的增加，密封胶的表干时间逐渐缩短。证明纳米氧化铝在改善密封胶表干时间方面具有较好的效果。

表3 纳米氧化铝对密封胶表干时间的影响

3 结束语

（1）纳米氧化铝可有效提高硅烷改性聚醚密封胶的拉伸强度，但随着用量的增加，拉伸强度和断裂伸长率均呈现先增加后降低的趋势。

（2）纳米氧化铝可有效缩短密封胶的表干时间，提高密封胶的硬化速度。

（3）纳米氧化铝作为一种纳米级刚性材料，可有效提高密封胶的邵A 硬度，但对密封胶挤出性能具有不利影响。