王彩雪,麻文娜,芦白茹
(西安欧亚学院,陕西西安710065)
摘要：以硅烷改性聚醚树脂、自制聚氨酯预聚体作为、同时添加填料、催化剂、触变剂、紫外线吸收剂、光稳定剂等材料制备双组份 MS 密封胶和聚氨酯改性密封胶,研究2种密封胶的表干时间及触变剂对密 封胶弹性模量、抗流挂性、挤出性能的影响,并在不同浸水时间情况下分析拉伸强度、断裂伸长率、粘结面破坏、定伸粘结性指标的变化及不同老化条件下的溶胀情况，实验结果表明:聚氨酯改性密封胶添加 0. 25%催化剂适宜,双组分MS 密封胶添加 0. 75% 催化剂更为合适;将聚酰胺蜡作为首选触变剂;底涂可提升密封 胶的防水性能,有底涂的双组合 MS 密封胶性能优于有底涂的聚氨酯改性密封胶;紫外老化条件对聚氨酯改 性密封胶影响大,双组合 MS 密封胶溶胀倍率呈低 - 高 - 低 - 高趋势变化。
关键词：聚氨酯，墙体修复，改性密封胶，催化剂，触变剂，粘接性
引言
通过对氯磺化聚乙烯添加不同含量的硅烷使其改性，并对其性能进行研究，在低温和室温条件下改性后氯磺化聚乙烯性能较改性前有所提升；但该密封胶并不适合使用在温度较高的地区。以水性聚苯丙乳液为基料制备硅酮改性密封胶，并对其耐老化、防水性能进行了研究，结果发现密封胶在耐老化、抗菌、防尘等方面具有较强优势；但其防水、粘合性方面性能并不突出。基于上述问题，本文提 出装配式建筑墙体修复接缝防水密封胶性能研究，制备了双组分MS密封胶、聚氨酯改性密封胶，通过设定适合的催化剂、触变剂含量提升密封胶性能，以满足装配式建筑墙体修复接缝防水需求。
1 实验
1.1试验原料
以上海外电国际贸易有限公司的工业用硅烷改性聚醚（MS）树脂、自制聚氨酯预聚体作为基础原料，增塑剂选用南通润丰石油化工有限公司的邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP）；长兴协和高分子材料股份有限公司生产的工业级聚酰胺蜡（D680）为触变剂；紫外线吸收剂、光稳定剂来自常州新策高分子材料有限公司；白炭黑，潍坊衡烁纳米材料有限公司。
1.2试验仪器
试验用双行星动力混合机，天津市科密欧化学试剂有限公司；水分测试仪器，上海佳航仪器仪表有限公司；微机控制电子万能试验机，成都金山化学试剂有限公司。热老化箱DHO-90A，上海灯晟仪器制造有限公司；紫外线老化箱，上海慧夏仪器设备限公司；热重分析仪TA1000，天津市百世化学试剂有限公司；拉力机，济南赛呈电子科技有限公司。
1.3装配式建筑墙体修复接缝防水密封胶的制备
1.3.1双组分 MS密封胶的制备
双组分MS密封胶的材料主剂、固化剂配比如表1、表2所示。
双组分MS密封胶制备主剂所需材料按表1的材料配比进行配备，备好后填入到双行星搅拌釜 慢慢搅拌均匀，搅拌过程大约需12min，并在常温、常压下完成；经加热，在真空状态下以高速对其搅拌大约70min；经真空脱泡12min后，即可包装。
双组分MS密封胶的材料固化剂所需材料按表2的材料配比进行配备，然后将其置于双行星搅拌釜内，于常温状态慢慢搅拌，40min左右后即可包装好待用。
装配式建筑墙体修补接缝双组分MS密封胶，按10:1的质量比，将第1组分和第2组分混合，充分搅拌均匀，然后进行配制。该密封胶的制备是遵循JC/T881-2017标准完成。
1.3.2制备聚氨酯改性密封胶
有机硅改性制备的密封胶具有强度大、刚性好的特点，将其用于装配式建筑外墙修复接缝，可有效提升其防水性能。因此，选择聚氨酯作为一种新型的粘结剂，用于建筑工程的外墙修补，其生产原料如表3所示。
将表3中的前3项材料与适量的蒸馏水混合，放置于温度72℃的回流装置中，持续对其搅拌，经4.5h的回流反应全部材料混合均匀，继续加热，将温度升至90℃，回流反应产生新的醇类物质，该物质沉入装置底部并挥发，当温度加热到115-120℃时经预熟化后，可获得有机硅聚合物。再将其与表３中后３种材料混合，将其加热至130℃以上，但不超过160℃，继续进行2.5-4.5h的置换反应后，生成预聚体，通过脱醇处理后即可获得聚氨酯预聚体。
以聚氨酯预聚体作为基础原料制备聚氨酯改性密封胶，其原料配比如表4所示。
将纳米碳酸钙作干燥处理，干燥温度125℃，燥时间5h。在双行星搅拌机中添加表4中的原料并进行搅拌，搅拌操作需在真空下完成，搅拌均匀后作包装处理。
1.4测试内容及测试方法
1.4.1表干时间试验
测试温度设定为（23±1）℃，环境湿度设定为（49±2）℃，准备2块干净的玻璃板，各取适量双组分MS密封胶、聚氨酯改性密封胶，分别涂抹在玻璃板上，涂抹2.5mm后静置。表干时间的确定标准是密封胶表面不粘手即可，可通过每间隔5min测试1次的方法确定其是否粘手。
1.4.2粘结性试验
取4块基材，表面清洁干净，其中2块作打底涂、2块作无底涂处理，将防粘胶带粘在基材一端，分别将2种密封胶涂在基材上，固化后测试其粘接性；由于连绵雨季常导致装配式建筑墙体接缝长时间受雨水浸泡，因此设计浸水试验对浸泡后的密封胶粘接性进行测试。分别将上述4种情况下的密封胶放入水中浸泡，测试浸泡3、30、50d的粘接性能。
1.4.3老化试验
设定以下3种老化条件，分别为：（1）热老化：对热老化箱进行温度设定，温度设计为75℃，并在鼓风条件下进行热老化试验；（2）紫外老化：应用紫外老化箱进行试验，温度设定为42℃；（3）自然老化：试件直接放在自然环境中即可。根据上述３种老化条件，将2种不同的密封胶在老化状态下，进行400、800、1200和1600h的老化试验。
1.4.4溶胀试验
将双组分MS密封胶试件、聚氨酯改性密封胶试件分别置于鼓风干燥箱内作干燥处理，温度设定为68℃，4.5h后将其置于干燥器内冷却，待其冷却到室温后再将其拿出来。将试件剪下0.35g置于放有溶剂的量筒内进行溶胀试验。
2 结果与讨论
2.1不同催化剂含量下2种密封胶的表干时间
设定当下室外温度为（23±1）℃，分析聚氨酯改性密封胶表干时间，结果如图1所示。
由图1可以看出，在此温度下，当催化剂质量分数为0.05%时，聚氨酯改性密封胶的表干时间为2.1h；不断加大催化剂的质量分数，其表干时间随之减少。当催化剂质量分数增至0.25%时，其表干时间降至0.4h；之后继续增加催化剂质量分数，表干时间慢慢趋于稳定，不再变化。对双组份MS密封胶的表干时间进行分析，结果如图2所示。
从图２可以看出，随着催化剂质量分数的不断增多，双组分MS密封胶表干时间呈逐步下降趋势，同时温度对双组分MS密封胶的表干时间同样具有关联关系。当室外温度为（23±1）℃，催化剂质量分数为0.6%时，表干时间约为6.5h；催化剂质量分数增至0.75%时，表干时间降至2.5h左右；继续增大催化剂质量分数，表干时间缩短幅度越来越小，且慢慢趋于平稳；当催化剂质量分数达到1%时，表干时间为2h左右。当温度升高至（38±1）℃时，其表干时间明显缩短，催化剂质量分数分别为0.6% 0.75%、1%时，表干时间分别为4、1和0.75h。上述结果表明，聚氨酯改性密封胶催化剂质量分数为0.25%较适宜；双组分MS密封胶催化剂质量分数为0.75%时较适宜。
2.2触变剂对2种密封胶的性能影响
添加触变剂可使防水密封胶具有更好的流挂性，触变剂的添加量对密封胶的性能产生一定影响，不同质量分数触变剂下2种密封胶的性能分析如表５所示。
由表5可知，以聚酰胺蜡作为双组份MS密封胶的触变剂时，具有较好的性能，当选择白炭黑作为触变剂，添加量为1%时，MS密封胶具有较差的抗流挂性，其原因在于粒径减小，使得比表面积加大，加强了生成的附聚体的刚性性能，并加大了与胶料的贴合面积，增加了密封胶的补强性，但降低了其弹性模量；表明选择添加量2%的白炭黑较为合适。
用聚酰胺蜡作触变剂，对聚氨酯进行改性后，其性能 更佳；而用白炭黑做触变剂则表现出较差的性能。由此可知，聚酰胺蜡对密封胶性能更有利，应将其作为2种密封胶的首选触变剂。
2.3.2种装配式建筑修复接缝防水密封胶粘结性分析
分别对双组分MS密封胶与聚氨酯改性密封胶作冷拉－热压、浸水试验，分析２种密封胶的粘接性能，结果如表6所示。
由表6可知，对双组分MS密封胶与聚氨酯改性密封胶分别作冷拉－热压处理后，只有双组分MS密封胶在无底涂时遭到破坏。对2种密封胶作浸水处理后，随着浸水时间的不断增长，2种密封胶的拉伸强度均呈降低趋势，断裂伸长率指标也在不断减少、粘接破坏程度越来越大，无底涂双组合MS密封胶的粘接性能不满足要求；而有底涂的双组合MS密封胶完好无损。有底涂的聚氨酯改性密封胶粘接性能符合要求，无底涂的聚氨酯改性密封胶在浸水30d后已无法满足粘接性能要求。有底涂的双组合MS密封胶性能优于有底涂的聚氨酯改性密封胶。结果表明，底涂可对密封胶的粘接性能起到保护作用，提升密封胶的防水性能。因此，建议在装配式建筑墙体修复拼接时先作底涂处理后再用密封胶密封。
2.4.2种装配式建筑修复接缝防水密封胶溶胀分析
在浸水试验的基础上，继续对聚氨酯改性密封胶、双组合MS密封胶进行老化试验，分析在3种老化条件下，2种密封胶的溶胀变化情况，结果分别如图3、图4所示。
从图3可以看出，自然老化条件下，聚氨酯改性密封胶的溶胀倍率随老化时间的增加而不断降低；老化1200h前，热老化、紫外老化条件下聚氨酯改性密封胶溶胀倍率均呈不断下降趋势，原因在于此期间聚氨酯改性密封胶发生交联反应，使分子间更加紧凑，致使溶胀倍率降低，老化1200-1600h阶段，因发生热降解、光降解，导致溶胀倍率均开始不断增大，但紫外老化的溶胀倍率增幅大于热老化。结果表明：聚氨酯改性密封胶更容易受到紫外老化的影响。
从图４可以看出，随着老化时间的不断增长，自然老化、热老化时的双组分MS密封胶的溶胀倍率呈不断下降趋势，原因是上述条件导致密封胶的分子链遭到破坏，使其分子间结构更加紧凑。紫外老化条件下，其溶胀倍率呈低－高－低－高趋势变化，这主要与密封胶分子间的交联反应、光降解有关，由二者的共同作用所致。
3 结 论
为满足装配式建筑墙体修复接缝时防水密封胶的性能要求，制备双组分MS密封胶、聚氨酯改性密封胶，通过试验分析为这2种密封胶选择适合的催化剂、触变剂用量；并对比分析2种密封胶的粘接性能、老化条件下的溶胀情况。
（１）常温下催化剂质量分数为0.25%时，聚氨酯改性密封胶表干时间为0.4h。温度为（38±1）℃时，双组分MS密封胶表干时间较短，催化剂质量分数为0.75%时，表干时间0.75h；
（２）双组分MS密封胶、聚氨酯改性密封胶均应将聚酰胺蜡作为首选触变剂；
（３）底涂可对密封胶的粘接性能起到保护作用，提升密封胶的防水性能，有底涂的双组合MS密封胶性能优于有底涂的聚氨酯改性密封胶；
（４）聚氨酯改性密封胶更容易受到紫外老化的影响。紫外老化条件下，双组合MS密封胶溶胀倍率呈低－高－低－高趋势变化。
来源:粘接 2023年 第50卷 第1期
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