研 究 與 應(yīng) 用 一 低 模 量雙組 分 聚氨 酯建 筑密 封膠 的研 究 孫金梅， 王新鋒， 李紅英， 段文鋒， 田鳳蘭 ( 北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司， 北京 1 0 1 3 0 9 ) 摘要：以聚醚多元醇、 甲苯二異氰酸( t d i ) 、 擴(kuò)鏈劑、 填料、 催化劑、 增塑劑、 觸變劑為主要原料， 制備了一種低模量、 高 彈性、 高粘接力的雙組分聚氨酯建筑密封膠 。通過實(shí)驗(yàn)研究了影響該密封膠性能的因素， 顯示聚醚多元醇相對分子質(zhì) 量的增加會(huì)使得密封膠的拉伸模量下降， 伸長率增加 ； 當(dāng)觸變劑用量為9 5 1 2 、 活性輕鈣用量為 l 8 2 1 時(shí)， 制備 的密封膠 的拉伸模量、 下垂度等性能較佳。 關(guān)鍵詞 ：聚氨 酯密封膠 ； 拉 伸模 量； 斷裂伸長率； 下垂度 ； 聚醚 多元醇 ； 觸變劑 ； 活性輕鈣 文章編號(hào)： 1 0 0 7 4 9 7 x( 2 0 1 3 ) 一 z 1 0 0 2 1 0 3 中圖分類號(hào)： t u 5 7 8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a re s e a r c h o n lo w- mo d u l u s two - c o mp o n e n t po l y u r e t h a n e s e a l a n t s u n j i n me i ， w a n g xi n f e n g ， l i ho n g y i n g ， d u a n we n f e n g ， t i a n f e n g l a n ( b e i j i n g o r i e n t a l y u h o n g wa t e r p r o o f t e c h n o l i g y c o ， l t d ， b e ij i n g 1 0 1 3 0 9 ， c h i n a ) ab s t r a c t ：a k i n d o f l o w- mo d u l u s t w o c o mp o n e n t p o l y u r e t h a n e b u i l d i n g s e a l a n t w i t h h i g h e l a s t i c i t y a n d a d h e s i v e s t r e n g t h wa s p r e p a r e d wi t h r a w ma t e r i a l s o f p o l y e t h e r p o l y o l ，t di ， c h a i n e x t e n d e r ， fi l l e r ，c a t a l y s t ， a n d t h i x o t r o p i c a g e n t t h e f a c t o r s a f f e c t i n g t h e p e rfo r ma n c e s o f t h e s e a l a n t we r e s t u d i e d b y t e s t s t h e i n c r e a s e o f t h e mo l e c u l a r w e i g h t o f p o l y e t h e r p o l y o l ma k e s t h e t e n s i l e mo d ul us o f t h e s e a l a nt de c r e a s i n g a nd t he e l o ng a t i o n o f t h e s e a l a n t g r o wi n gth e t e n s i l e mo du l us a n d s a g o f t h e s e a l a n t w a s g o o d wh e n t h e d o s a g e o f t h e t h i x o t r o p i c a g e n t w a s 9 5 - 1 2 a n d t h e d o s a g e o f t h e a c t i v e l i g h t c a l c i u m wa s 1 8 一21 ke y wo r d s ：p o l y u r e t h a n e s e a l a n t ； t e n s i l e mo d u l u s ； e l o n g a t i o n a t b r e a k ；s a g ； p o l y e t h e r p o l y o l ； t h i x o t r o p i c a g e n t ； a c t i v e l i g h t c a l c i u m 在建筑行業(yè)中， 由于聚氨酯密封膠與各種建筑材 料都能 良好地粘結(jié) ， 且價(jià)格 比有機(jī)硅 、 聚硫密封膠便 宜 ， 因此從 2 0世紀(jì) 9 0年代開始 ， 聚氨酯密封膠已經(jīng) 超過有機(jī)硅和聚硫密封膠而 占據(jù)主導(dǎo)地位。 聚氨酯密 封膠在建筑方面主要應(yīng)用于混凝土預(yù)制件等建材 的 連接及施工縫的填充密封 ， 還有高速公路 、 橋梁 、 飛機(jī) 跑道 、 地下管道 、 接頭處的連接密封以及隧道和建筑 物 的伸縮縫與變形縫等 。對于伸縮縫及變形縫 的密 封， 應(yīng)采用低模量的聚氨酯密封膠。這是由于低模量 的聚氨酯密封膠彈性好 ，能承受接縫 的移動(dòng)和變形 ， 使得產(chǎn)品在外力的作用下出現(xiàn)移動(dòng)的行為時(shí)也不會(huì) 收稿日期： 2 0 1 2 - 1 2 1 2 作者簡介： 孫金梅， 女， 1 9 8 2年生， 碩士 ， 工程師。聯(lián) 系地址 ： 1 0 1 3 0 9北京 市順義 區(qū)楊鎮(zhèn) 曾莊順平路 沙嶺段 甲 2號(hào) 北京東方 雨虹防水技術(shù)股份有限公司。 導(dǎo)致密封部位破壞乃至漏水現(xiàn)象的發(fā)生。 低模量聚氨 酯密封膠在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上與通常所說的高模量聚氨酯 密封膠有很大不 同， 其分子鏈設(shè)計(jì)和交聯(lián)固化過程均 有些差異。 本實(shí)驗(yàn)采用高分子量低官能度的聚醚 、 甲苯二異 氰酸酯( t d i ) 、 擴(kuò)鏈劑、 觸變劑、 填料、 催化劑等制備了 一 種低模量、 高彈性、 高位移、 高粘結(jié)強(qiáng)度的雙組分聚 氨酯建筑密封膠， 具有極佳的密封性和防水性。本實(shí) 驗(yàn)同時(shí)探討了影響密封膠性能的因素。 1 實(shí)驗(yàn)部分 1 1 主要原料 聚醚二元醇( 羥值為 1 2 5 一 l 5 5 m g k o h g ) ， 聚醚 三元醇( 羥值為 5 4 5 8 m g k o h g ) ， 工業(yè)級(jí) ， 上海高橋 石化公司生產(chǎn)； 甲苯二異氰酸酯( t d i ) ， 工業(yè)級(jí)， 德國 拜 耳公 司生產(chǎn) ； 3 ， 3 一 二氯 一 4 ， 4 一 二 氨基 二苯 甲烷 2 0 1 3 增刊1中國建 筑防 水 2 1 i 研究與應(yīng)用 ( mo c a) ， 工業(yè)品 ， 蘇州市湘 園特種精細(xì)化工有限公 司生產(chǎn)； 膨潤土， 海明斯特殊化學(xué)公司生產(chǎn)； 鄰苯二甲 酸二壬酯( d i n p ) 、 蓖麻油 、 氣相 s i o ( a 3 8 0 ) 、 活性輕 質(zhì)碳酸鈣 、 消泡劑均為市售工業(yè)品； 復(fù)合催化劑( 金屬 類有機(jī)化合物 ) ， 自制。 1 2 制備工藝 1 2 1 預(yù)聚體的制備 將一定量的聚醚二元醇和增塑劑加入燒瓶中， 升 溫至 1 0 0 1 2 0，在真空一 0 0 9 5 0 1 mp a條件下脫 水 3 h后 ， 然后除去真空 ， 降溫至 6 0 后 ， 加入計(jì)量 好的 t d i ， 升溫至 8 0 8 5反應(yīng) 2 5 h ， 取樣測其 nc o 基含量，直至 n c o基含量與理論值相當(dāng)不再發(fā)生變 化時(shí)， 降溫至 6 o以下出料， 即得預(yù)聚體( a組分) 。 1 2 2 固化劑的制備 將精確計(jì)量的聚醚三元醇、 d i n p 、 分散劑加入燒 瓶 中 ， 升溫至 8 0， 加入 mo c a、 顏填料 ， 高速 攪拌 3 0 rai n ， 然后加入觸變劑 ， 高速攪拌 1 h ， 升溫至 1 0 0 1 2 0，在真空一 0 0 9 5 0 1 mp a 條件下脫水 3 h ， 然 后除去真空度 ， 降溫至 6 0 后 ， 加入消泡劑 、 催化劑 等助劑 ， 攪拌 3 0 ra i n ， 恒溫 6 0 出料 ， 即得 固化劑 ( b 組分 ) 。 1 2 - 3 密封膠的配制及使用 a、 b組分現(xiàn)用現(xiàn)配 ，使用時(shí) a、 b組分按質(zhì)量 比 1 ： 1 5 進(jìn)行配制。將 a 、 b組分機(jī)械攪拌均勻即得黏稠 的聚氨酯密封膠。該密封膠可以手工嵌填， 也可裝入 嵌縫槍或擠 出器使用。 1 - 3 性能測試 該密封膠的力學(xué)性能參照建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) j c t 4 8 2 -2 0 0 3 聚氨酯建筑密封膠 技術(shù)指標(biāo)， 依據(jù)國家 標(biāo)準(zhǔn) g b t 1 3 4 7 7 1 2 0 0 2 建筑密封材料試驗(yàn)方法 中的方法測定 。聚氨酯密封膠 的拉伸模量均為定伸 1 0 0 時(shí)拉伸強(qiáng)度的測定值，斷裂伸長率為按拉伸粘 結(jié)強(qiáng)度測試方法所測數(shù)值。 2 結(jié)果與討論 2 1 聚醚多元醇相對分子質(zhì)量及官能度對密封膠性 能的影響 聚氨酯密封膠的 1 0 0 拉伸模量及斷裂伸長率 可以反映密封膠的柔軟性， 具有低 1 0 o 模量和高斷 裂伸長率的聚氨酯密封膠柔軟性良好。 聚氨酯密封膠 預(yù)聚體的聚合過程主要是一n c o與一o h的反應(yīng) ， 2 2 i c bw s u p p l e m e n t 1 2 0 1 3 當(dāng)一n c 0與一o h的物質(zhì)的量 的比在適當(dāng)?shù)姆秶鷷r(shí) ， 聚氨酯的性能在一定程度上取決于所選用 的聚醚多 元醇的分子結(jié)構(gòu)1j。 若聚醚多元醇的相對分子質(zhì)量高， 其預(yù)聚體中軟段的含量則高， 伸長率則高， 所制備的 聚氨酯密封膠較軟 、 模量低 、 彈性好 。 本實(shí)驗(yàn)分別采用 不同相對分子質(zhì)量的聚醚與 t d i 合成預(yù)聚體 ， 設(shè)定其 理論的 c 0 o 為 2 5 ， 分別研究不同相對分子質(zhì)量聚 醚對聚氨酯建筑密封膠性能的影響。 圖 1 列出了不 同 相對分子質(zhì)量聚醚( 官能度為 2 ) 對密封膠性能 的影 響規(guī)律。 豈 皿 ll 褂 罌 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 00 0 6 0 0 0 7 0 0 0 8 0 0 0 聚醚多元醇相對分子質(zhì)量 ( x l o ) 圖 1 不同相對分子質(zhì)量聚醚對密封膠性 能的影響 由圖 l可以看出，隨著聚醚相對分子質(zhì)量 的增 加 ， 其 1 0 0 拉伸模量逐漸減小， 斷裂伸長率逐漸增 加 ， 在聚醚相對分子質(zhì)量大于 6 0 0 0時(shí) ， 其拉伸模量 小于 0 4 m p a ?？紤]到配方的設(shè)計(jì)范圍及產(chǎn)品模量的 余量， 選用分子量為 8 0 0 0 的聚醚進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。 2 2 觸變劑用量對密封膠性能的影響 聚氨酯建筑密封膠經(jīng)常要求在垂直縫上施工 ， 并 要求在施工后到初步交聯(lián)前要保持其固有的幾何形 狀而不能流淌 ， 所以觸變性對于在垂直面上施工 的密 封膠是非常重要的。常用的觸變劑有氣相 s i o 、 膨潤 土 、 p vc糊 、 氫化蓖麻油等l2 。本實(shí)驗(yàn)采用氣相 s i o 作為觸變劑， 研究了其用量對聚氨酯建筑密封膠性能 的影響。圖 2為該觸變劑用量 ( b組分中的百分質(zhì)量 分?jǐn)?shù) ) 對密封膠下垂度和拉伸模量的影 響結(jié)果。 圖 2 結(jié)果表明， 隨著觸變劑用量的增加， 密封膠 的下垂度逐漸減小 ， 拉伸模量逐漸增加 。當(dāng)觸變劑用 量 3 mm，當(dāng)觸變劑用量 1 2 時(shí) ， 雖然其觸變性大大增加 ， 而密封膠下垂度為 0 ， 但同時(shí)密封膠的黏度也顯著提高， 硬度和拉伸模量 l 密 k 一 訂 皇 血 ll 觸變劑 的量， 圖2 觸變劑用量對密封膠下垂度和拉伸模量的影響 ( 0 4 m p a ) 也相應(yīng)增加， 而彈性和粘結(jié)強(qiáng)度則降低。 綜合考慮密封膠的性能 ，選擇觸變劑用量為 9 5 1 2 ， 此時(shí)密封膠 的下垂度和拉伸模量適 中， 可滿足 施工的需要。 2 i 3 填料用量對密封膠性能的影響 為了改善聚合物性能， 調(diào)整密封膠的黏度， 降低 成本 ， 常常在密封膠配方 中添加適當(dāng)?shù)奶盍?5 - 6 1 。本實(shí) 驗(yàn)采用 的主要填料為活性輕質(zhì)碳酸鈣 ( 簡稱活性輕 鈣 ) ， 設(shè)定觸變劑氣相 s i o 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1 1 ， 研究 了其用量 ( 占 b組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) )對密封膠拉伸模 量、 下垂度及斷裂伸長率的影響， 結(jié)果見圖 3 和圖4 。 日 刪 】 世 罐 呂 嗍 k c a c o ， 質(zhì)量分?jǐn)?shù)， 圖 3 c a c o， 質(zhì)量分?jǐn)?shù)對密封膠拉伸模量和下垂度的影響 從圖 3和圖 4可以看 出， 隨著活性輕鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù) 的增加 ， 密封膠的拉伸模量逐漸增大 ， 斷裂伸長率逐 漸減小。 當(dāng)活性輕鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0 ， 即在 5 0 時(shí)該密封膠在垂直面上有流淌現(xiàn)象 ； 當(dāng)活性輕鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 2 1 時(shí)，密封膠拉伸模量 0 4 m p a ，不符合低模量的要求?；钚暂p鈣的粒徑細(xì) 小， 比表面積大， 與氣相 s i o ： 相似， 存在部分鏈狀結(jié) 構(gòu)性 ， 對密封膠具有補(bǔ)強(qiáng)作用 ， 且其含量越高補(bǔ)強(qiáng)效 堡 研 究與應(yīng)用 ； 硼 ； 冀 黝譽(yù)瑚一 一 c a c o 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 圖 4 c a c o 質(zhì)量分?jǐn)?shù)對密封膠 斷裂伸長率的影響 果越好 ， 但此時(shí)密封膠的黏度也越大 ， 導(dǎo)致斷裂伸長 率降低， 彈性減小， 不適合易發(fā)生形變的接縫使用。 綜 合考慮密封膠的性能， 如選擇活性輕鈣， 其添加量為 1 8 2 1 時(shí)較合適 。 3 結(jié)語 1 )聚醚多元醇相對分子質(zhì)量的增加會(huì)使得密封 膠的固化物強(qiáng)度下降， 伸長率增加。當(dāng)聚醚二元醇的 相對分子質(zhì)量高于 6 0 0 0 時(shí)， 密封膠的拉伸模量小于 o 4 m p a ， 符合產(chǎn)品低模量的要求。 2 ) 采用氣相 s i o ： 作為觸變劑， 密封膠具有極低 的下垂度 ， 當(dāng)其添加量為 9 5 1 2