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单组分聚氨醋密封胶及其应用

发布时间：2010-03-22

【作 者】:余建平

【摘 要】:介绍了单组分聚氨醋密封胶的生产制造及其应用;分析了单组分聚氨醋密封胶在建筑防水密封工程中应用。

【关键字】:单组分聚氨酉系密封胶

　　简介:
　　聚氨醋密封胶固化速率快，对大多数基材粘接性好，并且具有良好的耐磨性、抗穿刺性能，因此聚氨醋类密封胶在建筑工程、汽车以及其他工业上应用正逐步增多。本文着重介绍建筑防水密封用单组分聚氨酷密封胶的生产制造以及应用。

　　1.单组分聚氨醋密封胶的生产制造
　　1.1单组分聚氨酿密封胶生产及固化过程
　　多元醇与多异氰酸醋在一定温度、合适的催化剂作用下，反应生成以多异氰酸醋封端的高分子聚合物:

 
　　端多异氰酸醋聚合物在工业上称为预聚体或基胶，将其与合适的填充料、偶联剂、触变剂、稳定剂、浸润剂、增塑剂、催化剂等多种功能性助剂混合就可制成单组分聚氨醋密封胶。单组分聚氨醋密封胶在隔绝空气、一定温度下处于亚稳定状态;借助机器或手动胶枪将其注人接缝缝隙中，其在催化剂的作用下与空气中的水分发生反应而实现化学交联:

　　在此交联过程中2个异氰酸醋产生1个二氧化碳，并形成一个脉基交联点。上述过程即为未硫化聚氨醋膏状体(密封胶)，经化学自交联后形成聚氨醋硫化橡胶弹性体。
　　1.2单组分聚氨酿生产设备与过程控制
　　生产过程中需要合成反应釜，要求反应釜具有自动真空系统和惰性气体保护系统、自动加料系统、自动升温系统和自动降温系统、自动检测系统。
　　在聚氨醋预聚体的合成过程以及产品制造过程中，有人将填充物及各种功能性助剂加人其中，直接制成密封胶(膏)。此工艺称为一步法，生产效率很低，能耗高，产成品率也较低。
　　较先进的生产工艺是将反应釜中预聚物输人到真空高速行星搅拌机中，并加人相应的催化剂、增塑剂、填充剂、偶联剂、触变剂等功能性助剂。此过程需要在真空状态并充人惰性保护气体的环境下将物料充分混合均匀，检测合格后，压人料桶，或者直接分装。国外许多工厂采用全自动连续法生产，真空搅拌器采用臣试捏合式推进搅拌，也有立式搅拌器，但其与有机硅真空行星搅拌机有所不同。

　　2.高模量单组分聚氨醋密封胶
　　按照国际标准IS0 11600中有关弹性密封胶模量分级，以100%拉伸模量23℃时大于0.4 MPa或－20℃时大于0.6 MPa为高模量密封胶。在高模量密封胶中，有一些用于填充缝隙;有一些除了填充缝隙外，还对两面基材有良好的粘接性。尤其是抗剪切性能良好，其具有良好的结构粘接性能。如SSG玻璃装配系统中，弹性结构胶用于玻璃在骨架上的粘接并且具有较高弹性，能适应玻璃自重以及风压、玻璃撞击和惯性脱离时等应力所引起的应变。

　　3.低模量单组分聚氨醋密封胶
　　通常所说的低模量单组分聚氨醋密封胶是按IS011600所定义的，以100%拉伸模量在23℃时小于0.4 MPa或－20℃时小于0.6 MPa为低模量密封胶。在产品设计上，它与通常所说的高模量单组分聚氨醋密封胶有很大不同，在国外也只有少数公司能生产。
　　在混凝土等多孔性材料中，水分可以通过孔隙迁移。在水分向界面迁移的过程中，碱性物质在界面聚集，最后在混凝土接缝等界面处形成相对疏松的石灰质层。密封胶如果模量过高，在混凝土接缝变形过程中，密封胶易于在混凝土接缝界面上发生粘接破坏，因为界面的强度低，而密封胶本体拉伸强度高。如果密封胶本身拉伸强度很低，其在接缝扩张、密封胶被拉伸过程中，本身强度低于界面粘接强度，则不会在界面发生粘接破坏。因此，在混凝土和大理石等多孔性材料的接缝密封中，适宜采用低模量单组分聚氨醋密封胶。另外，低模量单组分聚氨醋密封胶在混凝土和其他建材如石材、矿棉板、保温板、石膏板、铝板等的接缝密封上具有良好的应用前景。
　　在石材干慕墙和石材地坪接缝密封中，低模量聚氨醋密封胶中不含硅油和矿物油，也不含可迁移性增塑剂，因此，石材接缝中采用单组分低模量聚氨醋密封胶不污染石材，并且在长期位移形变中不会从石材界面发生粘结破坏。单组分SJKI907力学性能见表1。

    4.单组分聚氨酉旨粘合剂
    一些单组分聚氨醋膏状体在空气中固化后，其对基材有很高的粘结性，但其延伸率很低，低于100%，通常在20%－50%a(GBIT528或DIN 53504)。此类材料为单组分聚氨醋粘合剂，其固化后为刚性体，尽管其有一定的韧性。这类单组分聚氨醋粘合剂可直接用于各类相应材料如木材、金属、石材、大多数塑料的刚性固定粘接。其可用于铝门窗组角时角码粘接。

　　5.混凝土接缝中底涂剂的选用
　　一般情况下，有一定弹性模量的纯聚氨酚密封胶在与基层材料粘接时，多数厂家建议采用底涂剂。因为在聚氨醋与基层粘接过程中，基层表面含有吸附的微量水分(尽管肉眼无法看见)，二者会发生化学反应产生二氧化碳。当二氧化碳在界面聚集时，界面产生缺隙，易于发生粘接界面破坏，尤其是基层为非多孔性表面如玻璃、金属、塑料表面时。
　　对于混凝土表面，是否用底涂剂应视情况而定。混凝土表面如果非常干燥，并且结实、密实、无浮灰，一些低模量聚氨醋密封胶可以不用底涂剂。但实际情况往往是混凝土表面含水率较高、基层较为疏松。因此，使用底涂剂目的是为了加固界面并增强界面粘接性，同时密封水气。有关底涂剂的选用，可参考表2的相容性试验结果。

    市场上，通常有底涂剂PRIMER和活化剂Activator的称谓，实际上都可以称为打底材料或底涂剂。但活化剂Activator通常是一类偶联剂，如硅烷偶联剂。对于单组分聚氨醋弹性密封胶体系，其用于不同基材表面应选用相适宜的底涂剂，参见表3。

    对于干燥、结实坚固的混凝土，在采用低模量单组分聚氨醋密封胶时，可以不用底涂剂;但使用活化剂或底涂剂后，可进一步加强枯附能力、增强其界面强度。
    对于大理石、花岗岩、混凝土地面的接缝，经常上人踩踏甚至上车碾压，为加强界面接合力，使用底涂剂会大大延长其使用寿命。用于经常上人和上车并且接缝宽度较大的方，密封胶应有较高的耐磨性和抗穿刺性。

    6.几点讨论
　　6.1我国高性能密封胶发展很快，传统的低弹性恢复率密封油膏占用比例逐步减少。在几大类高性能密封胶中，硅酮密封胶发展很快，而聚氨醋密封胶相对较为缓慢。实际上，在欧美地区硅酮胶和聚氨醋胶用量大致相当，而在建筑工程中聚氨醋密封胶用量大于硅酮密封胶用量。日本有其特殊性，主要采用MS密封胶(即硅烷封端聚醚密封胶)。我国聚氨醋密封胶发展缓慢，尤其单组分聚氨醋密封胶相对滞后，笔者认为有如下原因:
　　6.1.1生产时硅酮胶聚合物可以通用，生产厂商只要添置真空行星混合机即可。而聚氨醋制造技术要求十分高，没有通用的聚合物，生产时必须靠生产厂自身合成预聚体，并且控制过程十分严格。因此，单组分聚氨醋密封胶生产门槛很高，国内生产企业，尤其是能生产建筑用低模量抗高位移单组分聚氨醋密封胶的极少;而硅酮胶生产门槛相对较低，国内有上百个厂家在生产。
　　6.1.2硅酮胶在门窗上成功地替换了传统的油膏，我国近to年来新型窗大幅度增加，这正是硅酮胶的市场。而聚氨醋的市场主要是在混凝土和多孔性材料如石材、矿棉板的接缝上。我国在建筑中多数采用整体现场浇筑，切割缝隙较少，不像国外那样大量使用挂板墙，而挂板墙的接缝必须用聚氨醋密封胶。
　　6.1.3在建筑防水工程上，许多建筑接缝仍在使用油膏作密封，而这些接缝恰恰应是单组分聚氨醋密封胶的用武之地。
　　6.1.4地坪接缝应该使用聚氨醋密封胶，而相当多的工程错误地采用了硅酮胶，这其中的原因既有专业宣传不够、市场没有细分的原因，也有价格上的因素:一些国产硅酮胶价格十分低廉，其价格和质量接近于密封油膏，工程现场人员过度注重价格，而忽视了所用密封胶的有效性。
6.2在建筑防水工程中，阴角缝、伸缩缝、分格缝、沉降缝、施工缝、裂缝、地坪缝、石材干挂缝隙、管根接缝、地漏和落水口接缝、石材接缝等应采用聚氨醋密封胶。尤其是隧道、屋面、卫生间、地下室、市政、高速铁路、高速公路等的伸缩缝，应用聚氨醋密封胶，并且应采用低模量高伸长率密封胶。
　　6.3在外墙外保温系统中，保温板之间接缝往往会发生渗漏，于是有涂敷腻子的，有用硅酮胶或丙烯酸密封胶的，等等，这些都是错误的做法;要彻底解决外墙外保温系统的防水问题，在接缝处采用低模量高弹性单组分聚氨醋密封胶是根本解决之道。
　　6.4在门窗幕墙的安装中，尤其是石材幕墙接缝密封，铝板幕墙接缝密封，门窗安装时洞口和阴角缝隙密封，采用单组分聚氨醋密封胶时，因其延伸率在600%以上，与其它密封胶相比，其开裂以及在界面脱粘导致渗漏水的几率大大降低。其应是石材、铝板幕墙和门窗安装中的最为理想产品之一。过去的一段时间里，我国石材幕墙接缝密封和石材地坪密封所用的单组分聚氨醋密封胶主要依靠进口产品，本项目的实施，为我国石材干挂幕墙的密封提供了一种选择和快捷服务。
　　6.5随着我国境内优秀的聚氨醋原材料制造商的涌现，以及设备制造商的不断改进，我国单组分聚氨醋密封胶制造技术以及市场推广必将上一新的台阶，为改善建筑工程中细部节点防水和接缝密封质量发挥作用。

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