聚硫密封膠的組成制備方法及運用分析

　　一、前言

　　隨著我國經(jīng)濟技術(shù)的迅猛發(fā)展，大型水利工程、高層建筑的興建，航天航空工程發(fā)展等都需要特殊性能的彈性密封膠作為接縫的粘結(jié)、密封材料。據(jù)報道，目前我國這種密封膠的產(chǎn)量已達到4～5萬噸左右，并形成了以聚硫、丙烯酸酯、硅酮和聚氨酯為主體的密封膠產(chǎn)業(yè)。

　　聚硫密封膠是以液體聚硫橡膠(HS-(C2H4)-O-CH2-O-C2H4-S-S)n-C2H4-O-CH2-O-C2H4-SH)為主劑，配合增塑劑，補強劑（詞條“補強劑”由行業(yè)大百科提供）、硫化劑等制成的高檔的密封材料。由于液體聚硫橡膠高分子主鏈上含有“S”原子，形成-C-S、-S-S-鏈而且是飽和的，因而制成的聚硫密封膠具有優(yōu)異的耐油、耐溶劑、耐老化（詞條“老化”由行業(yè)大百科提供）、耐酸堿的特性，且耐熱、耐水、透氣率低、彈性好、對金屬和非金屬都有較高的粘結(jié)力（詞條“粘結(jié)力”由行業(yè)大百科提供）。主要用于中空玻璃的密封、高層建筑屋頂板（詞條“頂板”由行業(yè)大百科提供）縫的密封防水以及地鐵、隧道、污水處理廠、機場跑道、大型水利工程伸縮縫的密封防水等。因此，有著廣闊的應(yīng)用前景。

　　聚硫橡膠是在1929年由美國聚硫橡膠(Thiokol)公司開發(fā)成功的，呈固體狀態(tài)。直到1943年改進了合成工藝，制成了帶有硫醇端基的液體聚硫橡膠，才有了較快的發(fā)展。由于這種聚合物與各種過氧物、氧化物反應(yīng)可在室溫下固化形成彈性體，因而擴大了它的使用范圍。

　　國外20世紀60年代聚硫密封膠在汽車、造船、石油化工和建筑工程的密封防水等方面都獲得了廣泛的應(yīng)用。在我國聚硫橡膠的研究工作起步較晚，直到1958年錦西化工研究院成立后才算步入正軌。20世紀70年代末80年代初隨著高層建筑的發(fā)展，伴隨著鋁門窗的興起才促進了聚硫密封膠在建筑密封防水工程上的應(yīng)用。

　　目前世界液體聚硫橡膠的產(chǎn)量，美國2萬噸/年，德國8000噸/年，日本5000噸/年，俄羅斯3500噸/年，西歐約2000噸/年。我國僅錦西化工研究院500噸/年規(guī)模的裝置，不能滿足市場的需求，目前我國大部分從日本東麗公司進口，年進口量1500…1800噸;我國聚硫密封膠的產(chǎn)量已達8000噸以上。

　　二、聚硫密封膠的組成及制備方法

　　聚硫密封膠以液體聚硫橡膠為主劑，配以適量增塑（詞條“增塑”由行業(yè)大百科提供）劑、增粘劑（詞條“增粘劑”由行業(yè)大百科提供）、填料（詞條“填料”由行業(yè)大百科提供）、補強劑、偶聯(lián)劑、固化劑、促進劑等混合研細而成。

　　1、生產(chǎn)設(shè)備：三輥研磨機是制備聚硫密封膠常用的主要設(shè)備，所生產(chǎn)的膠質(zhì)量細膩，均勻無顆粒狀物。

　　2、配方組成

　　常用的聚硫密封膠一般是雙組份的，即A組份為(基膠或基膏)、B組份(固化劑)，分別包裝，用時再混合，產(chǎn)品易于保存，質(zhì)量好，固化速度可以調(diào)控。

　　(1)液體聚硫橡膠：是制造聚硫密封膠的主要原料，由于其分子量的大小不同，交聯(lián)劑（詞條“交聯(lián)劑”由行業(yè)大百科提供）的含量不同，有多種牌號供選擇，各國的型號也不統(tǒng)一，但可以找出類似的產(chǎn)品(詳見表1、表2、表3)。美國、日本以LP表示，德國以G表示，中國以兒Y表示。

　　(2)增塑劑：可增加產(chǎn)品塑性和柔軟性，改善低溫性能，降低產(chǎn)品的粘度，可加入較多的填料及補強劑，提高產(chǎn)品的物理力學(xué)性能，并降低成本。但增塑劑過量，會降低密封膠的粘結(jié)強度，切要牢記增塑劑與液體聚硫橡膠的相容性是非常重要的。如果相容性不好會影響產(chǎn)品質(zhì)量。

　　常用的增塑劑：鄰苯二甲酸二丁酯類、氯化聯(lián)苯、氯化石蠟、鄰苯二甲酸丁芐酯、烷基苯類化合物等，這些增塑劑可以單獨使用，也可以混合使作，如果采用二種以上的增塑劑混用，有時效果可更好些。

　　(3)填料及補強劑：使用填料的主要目的是增強聚硫密封膠的物理力學(xué)性能，調(diào)整粘度，控制觸變性，降低成本，補強填料可以提高密封膠的抗張強度和伸長率。填料粒子直徑的大小及其性質(zhì)對密封膠的性能也起著重要的作用。

　　補強填料有爐法炭黑（詞條“炭黑”由行業(yè)大百科提供）、熱裂解炭黑、金紅石型鈦白粉、二氧化硅、輕質(zhì)碳酸鈣、氧化鋅等。炭黑類多放在B組份上，這樣可制成色差明顯的雙組份密封膠。非補強性填料有重質(zhì)碳酸鈣、煅燒陶土、云母粉、水泥等。

　　氣相法或沉淀白炭黑、硬酯酸等可改善密封膠觸變性。

　　(4)增粘劑(或稱粘結(jié)增強劑)

　　聚硫密封膠本身對各種材料都有一定的粘附力，但不是太好。為了提高彈性密封膠的粘著性，需加入增粘劑。常用的有酚醛樹酯、雙酚A型環(huán)氧樹脂、硅烷類，因為這些化合物都能在聚合物的硫醇官能團和待密封的基質(zhì)間產(chǎn)生化學(xué)鍵。長期處于露天的環(huán)境下，這些化學(xué)鍵要比純機械粘合有效的多。

　　(5)硫化促進劑

　　為了縮短硫化時間，可加入一些含硫有機氨化合物、乙烯多胺類化合物、二苯胍、四甲基秋蘭姆硫化物、二硫化苯并噻唑等。

　　(6)硫化延遲劑

　　為了適應(yīng)施工工藝的要求，延長操作時間，滿足不同用戶的需要，常需要控制一定的固化速度，固化過快也會影響粘結(jié)強度。眾所周知，聚硫密封膠固化時對PH值是很敏感的，在PH值呈酸性時固化慢，呈中、堿性時固化速度加快，常用的有硬脂酸、油酸、硬脂酸鉛、硬脂酸鋅、苯酸酐等。硬脂酸鈉呈堿性，可以促進固化，可作為活化（詞條“活化”由行業(yè)大百科提供）劑。

　　(7)偶聯(lián)劑：

　　因為聚硫密封膠是配方化學(xué)，產(chǎn)品是一種有機無機物質(zhì)的混合物，為了提高界面的粘結(jié)，常用少量有機硅烷偶聯(lián)劑，這類化合物同時含用碳官能基和可水解烷氧基團的硅烷。

　　烷氧基團水解后生成-SiOH，可與玻璃、SiO，、金屬及其氧化物的表面產(chǎn)生化學(xué)的、物理的結(jié)合;而碳官能基團則可與有機樹脂、橡膠等有機材料生成化學(xué)鍵。因此，可以提高無機物和有機物的界面粘合從而提高產(chǎn)品的物理力學(xué)性能，用量很少(千分之幾或百分之幾)而作用顯著。目前，常用的有：KH550、KH560、KH570、南大-42等。

　　KH550：(美國聯(lián)碳公司稱A-1100)學(xué)名：氨丙基三乙氧基硅烷，由于它的-NH，基可以和環(huán)氧基等各種有機基團結(jié)合，和水又能互溶，使用方便，所以用途較大。

　　KH560：(美國聯(lián)碳公司稱A-187：)學(xué)名：環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，該偶聯(lián)劑含有環(huán)氧基團，可以和多種高分子結(jié)合，有時其增強效果優(yōu)于NH，基偶聯(lián)劑。

　　K}t570：(美國聯(lián)碳公司稱A-174)學(xué)名：甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷，適用于無機物填充的復(fù)合高分子材料，可提高機械、透光等性能，特別是能提高其濕態(tài)的性能。

　　(8)固化劑：

　　許多有機、無機化合物都可用作聚硫膠的固化劑。如：無機氧化物：氧化鋅、鈣、鈷、鋇、鐵等;

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