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      粘膠劑知識

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      常見單組分反應性彈性密封膠的固化機理及優缺點

      目前,市面上常見的單組分反應型彈性密封膠種類較多,主要以硅酮類和聚氨酯類密封膠產品為主體,不同類型彈性密封膠的自身活性官能團和固化后主鏈結構的差異性導致其適用的部位和領域都存在或多或少的局限性。這里通過介紹幾款常見的單組分反應型彈性密封膠的固化機理,并對比不同類型彈性密封膠的優缺點,從而加深認識與了解,進而在實際應用中做出合適的選擇。

      1、常見單組分反應型彈性密封膠固化機理

      常見的單組分反應型彈性密封膠主要包括:硅酮類(SR)、聚氨酯類(PU)、端硅烷基改性聚氨酯類(SPU)、端硅烷基聚醚類(MS),預聚物的活性官能團差異性,固化反應機理不同。

      1.1  硅酮類彈性密封膠固化機理

      圖 1  硅酮密封膠的固化機理

      硅酮密封膠使用時預聚體與空氣中的微量水分反應后,在催化劑作用下固化或硫化的,副產物為小分子物質,其機理如圖1所示。按照固化時釋放的小分子物質不同,硅酮膠還可以分為脫酸型、脫酮肟型、脫醇型,這幾種類型的硅酮膠的優缺點總結于表1中。

      表1. 幾類硅酮膠的優缺點對比

      1.2  聚氨酯類彈性密封膠固化機理

      單組分聚氨酯類密封膠(PU)是分子主鏈上含有重復氨基甲酸酯鏈段(-NHCOO-)的一類聚合物。其固化機理是異氰酸酯與水作用形成不穩定的中間體氨基甲酸酯,然后快速分解生成CO2和胺,然后胺再與體系中過量的異氰酸酯反應,最后形成具有網絡結構的彈性體,其固化反應式如下:

      圖 2. 聚氨酯密封膠的固化反應機理

      1..3  硅烷改性聚氨酯類密封膠固化機理

      圖 3. 硅烷改性聚氨酯密封膠的固化反應機理

      針對聚氨酯密封膠的一些缺點,近來將聚氨酯通過硅烷改性制備膠粘劑,形成主鏈為聚氨酯結構,端基為烷氧基硅烷的一類新的密封膠粘劑,稱為硅烷改性聚氨酯密封膠(SPU)。這類密封膠的固化反應與硅酮類似,即烷氧基與濕氣反應進行水解和縮聚,形成穩定的Si-O-Si三維網絡結構(如圖3),網絡交聯點與交聯點之間為聚氨酯柔性鏈段結構。

      1.4  端硅烷基聚醚類密封膠固化機理

      端硅烷基聚醚密封膠(MS)是基于硅烷改性的單組分彈性粘接膠。其綜合了聚氨酯和硅酮兩者的優點,是新一代的粘接密封膠產品,不含PVC、硅油、異氰酸酯和溶劑。MS膠在室溫下與空氣中的濕氣作用,使鏈端具有 -Si(OR) 或 -SiR(OR)- 結構的硅烷化聚合物發生鏈端水解而交聯成具有Si-O-Si網狀結構的彈性體,達到密封和粘接的效果,其固化反應過程如下:

      圖 4. 端硅烷基聚醚型密封膠的固化機理

      2、常見單組分反應型彈性密封膠優缺點對比

      2.1  硅酮類密封膠優缺點

            ⑴硅酮密封膠具有的優點:

            ①耐候、耐氧、耐臭氧、耐紫外線性能優異;②低溫柔韌性好。

            ⑵硅酮密封膠存在的不足:

            ①再裝飾性差且不可涂漆;①撕裂強度低;③耐油性不足;④不耐穿刺;⑤膠層易產生油狀滲析物污染混凝土、石材等疏松基材。

      2.2  聚氨酯類密封膠優缺點

            ⑴聚氨酯密封膠具有的優點:

            ①對多種基材具有良好的粘接性;②具有優良的低溫柔性;③彈性好,具有優良的復原性,適用于動態接縫;④機械強度大,優良的耐磨性、耐油性及耐生物老化性能;⑤大多數單組分濕氣固化聚氨酯密封膠是無溶劑型的,對基材和環境無污染;⑥密封膠表面可涂漆,使用方便。

            ⑵聚氨酯密封膠存在的不足:

            ①在高溫高濕環境并以較快速度固化時,容易產生氣泡,影響密封膠性能;②對無孔基材(如玻璃、金屬等)的構件進行粘接密封時一般需施用底涂劑;③淺色配方易受紫外光老化,膠的貯存穩定性受包裝及外界條件影響較大;④耐熱和耐老化性能略顯不足。

      2.3  硅烷改性聚氨酯類密封膠優缺點

            ⑴硅烷改性聚氨酯密封膠具有的優點:

            ①固化不產生氣泡;②具有良好的柔韌性、耐水解性以及耐化學品穩定性;③優越的耐候性,耐熱,耐老化,產品儲存穩定;④對基材適應性廣,粘接時一般不需底涂膠;⑤表面可進行涂漆。

            ⑵硅烷改性聚氨酯密封膠存在的不足:

            ①耐紫外性能不及硅酮膠;②耐撕裂性較聚氨酯膠稍差。

      2.4  端硅烷基聚醚類密封膠優缺點

            ⑴端硅烷基聚醚密封膠具有的優點:

            ①對大多數基材具有優良的粘接性能,可實現免底涂活化粘接;②耐熱和抗紫外老化性能比普通聚氨酯要好;③可在其表面著漆。

            ⑵端硅烷基聚醚密封膠存在的不足:

            ①耐候性不如硅酮膠,老化后表面出現裂紋;②與玻璃粘接性差。

      3、總結

      通過以上介紹,我們對常用的幾類單組分反應性彈性密封膠的固化機理有了初步的認識,通過對比其優缺點實現了對各產品的整體把握,在實際應用當中,可以根據粘接部位實際應用條件對密封膠進行針對性的選擇,實現對應用部位的良好密封或粘接。

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