硅烷改性聚氨酯膠粘劑的研制

王光國 段先建 劉莉 吳春蕾

收稿日期：2013-12-23

作者簡介：王光國，男，碩士，長期從事高分子材料的研發工作。E-mail：wgg@gzgbs.com。

摘要：介紹了硅烷改性聚氨酯預聚體的物性，以自制硅烷改性聚氨酯預聚體為主要原料制備了單組分端硅烷基的聚氨酯膠粘劑，研究了不同原料配比對其性能的影響。該膠拉伸強度為2.94～3.52 MPa、斷裂伸長率為182%～400%。

關鍵詞：聚氨酯；硅烷改性；密封膠；預聚體

中圖分類號：TQ433.4+32 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2014）05-0069-03

硅酮型和聚氨酯型密封膠性能優異，但某些性能上的不足，限制了其應用[1]。硅酮密封膠存在外滲污染、表面涂飾性差等缺點；而聚氨酯密封膠施工時需要底膠，濕氣存在下易起泡，會影響其粘接性能[2]。為了克服各自的局限性，國外公司如邁圖、瓦克、拜耳研制出硅烷改性聚氨酯預聚體，西卡公司研制出硅烷改性聚氨酯膠粘劑，廣泛應用于相關領域。進口硅烷改性聚氨酯預聚體的價格較高，一定程度上制約了國內對硅烷改性聚氨酯膠粘劑的研發。本文以自制硅烷改性聚氨酯預聚體為主要原料，制備出2種端硅烷聚氨酯彈性膠粘劑，并對配方做了初步探討。

1 硅烷改性聚氨酯預聚體

端硅烷聚氨酯預聚體具有聚氨酯的主鏈結構和端硅氧烷結構，空氣中濕氣固化，形成彈性網狀結構（見圖1）。

廣州吉必盛科技實業有限公司的硅烷改性聚氨酯預聚體理化指標見表1。

該預聚體幾乎不含游離的異氰酸酯，固化時不產生氣泡，具有良好涂飾性，對玻璃、金屬、混凝土、塑料、木材等有良好的粘接性且不需要底膠，黏度可調。

2 實驗部分

2.1 試驗原料及儀器

端硅烷基聚氨酯預聚體SMPU224，廣州吉必盛科技實業有限公司；鄰苯二甲酸二辛酯（DOP），齊魯增塑劑公司；納米碳酸鈣，恩平嘉維化工有限公司；氣相白炭黑HL-200，廣州吉必盛科技實業有限公司；A-171、A-1120，佛山道寧化工；UV 穩定劑，南京米蘭化工有限公司；二月桂酸二丁基錫（DBTDL），天津試劑廠。

CMT7504 型拉力機，深圳新三思材料檢測有限公司；MKC-520 型KARLFISCHER 分析儀，日本KEM。

2.2 膠粘劑合成

按配方稱量填料，在烘箱里進行預處理除去水分，使含水量低于0.1%。將硅烷改性聚氨酯預聚體SMPU224、增塑劑（DOP）、填料（炭黑、納米碳酸鈣）及其他助劑加入到行星攪拌機中，攪拌50 min，呈膏狀。在N2保護下攪拌30 min，邊攪拌邊加入偶聯劑；加入催化劑，繼續攪拌30 min；抽真空除去氣泡，進行包裝。

2.3 性能測試

拉伸強度和伸長率：按GB/T 528—2009 測定；撕裂強度：按GB/T 529—2008測試；表干時間：按GB/T 13477測試；擠出率：按GB/T 13477方法測試。

3 結果與討論

2種配方與對應膠粘劑性能測試結果見表2、表3。

為了降低膠粘劑的黏度，需加入增塑劑，但對密封膠性能有一定的影響。常用的有酯類增塑劑，如鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）、鄰苯二甲酸二異癸酯（DIDP）[3]。體系黏度和拉伸強度隨其用量的增大而降低，斷裂伸長率則隨之增大，用量一般為5%～25%。

填料通常是納米碳酸鈣，粒徑在60～80 nm較宜，添加量在30～50質量份。加入氣相白炭黑可提高其觸變性，防止流掛，有一定的補強作用。無論是碳酸鈣或是白炭黑，都需預處理除去水分。

加入一定量的紫外光穩定劑和抗氧劑[4]，有利于提高膠的耐候性。A-171乙烯基三甲氧基硅烷偶聯劑[5]是吸水劑，可延長其貯存期，但添加量大，會降低體系的力學性能。配方中A-1120是增粘劑，同時起到催化作用。用不同的偶聯劑作增粘劑，配合適量的二月桂酸二丁基錫催化劑，可調節其表干和固化時間，得到不同力學性能的膠粘劑。

對比2種配方的膠粘劑，當自制硅烷改性聚氨酯預聚體的用量少時，膠粘劑韌性較好；當預聚體用量增加，膠粘劑粘接強度增大，而韌性降低。

4 結論

以端硅烷基聚氨酯預聚體SPUM224為主要原料，添加填料、增塑劑以及其他助劑，合成出了性能優異的單組分硅烷改性聚氨酯膠粘劑。該膠拉伸強度為2.94～3.52 MPa、斷裂伸長率為182%～400%。

參考文獻

[1]史小萌，戴海林，馬啟元.硅烷化聚氨酯及其密封膠的制備和性能研究[J].熱固性樹脂， 2003，18（1）：10-13.

[2]王志政，周佑亮，黃世強.新型硅烷改性聚醚彈性膠粘劑的研制[J].中國膠粘劑，2009，18 （7）：5-7.

[3]修玉英，賈云龍，羅中瑜.硅烷改性聚氨酯的合成[J].化工新型材料，2005，33（3）：1-4.

[4]趙葆衛.硅烷改性聚氨酯預聚體（STP）應用[C]//中國膠粘劑協會工程膠粘劑技術研討會.青島，2010.

[5]陳福泰，白渝平.一種硅烷改性聚氨酯粘接密封膠及其制備方法：中國，200410024291.4[P].2005-03-16.