白矿油对中性硅酮密封胶性能影响的研究

陈炳耀,全文高,彭小琴,陈 亮,岑祚远,梁 鹏

（1.广东三和控股有限公司，广东 中山 528434;2.广东三和化工科技有限公司，广东 中山 528434;3.广东阜和实业有限公司，广东 中山528434）

白矿油对中性硅酮密封胶性能影响的研究

陈炳耀,全文高,彭小琴,陈 亮,岑祚远*,梁 鹏

（1.广东三和控股有限公司，广东 中山 528434;2.广东三和化工科技有限公司，广东 中山 528434;3.广东阜和实业有限公司，广东 中山528434）

用白矿油替代201硅油作为增塑剂制备了中性通用硅酮密封胶样品，研究了样品的施工性能、邵氏硬度、拉伸性能、热老化性、贮存稳定性。结果发现制成的试样在常温下质量损失较明显，导致体积有所收缩、邵氏硬度上升，拉伸性能下降，热老化性，施工性能和贮存稳定性变差，在90℃条件下的热失重严重；当白矿油添加量超过50质量份时硅酮胶试样大部分性能已经不能满足通用硅酮建筑密封胶标准的要求。

硅酮密封胶;白矿油;性能

前言

单组分室温硫化硅橡胶（简称RTV-1硅橡胶）俗称硅酮密封胶，是以聚二甲基硅氧烷为主要原料，辅以交联剂、填料、增塑剂、偶联剂、催化剂在真空状态下混合而成的膏状物，在室温下通过与空气中的水分发生缩合反应固化形成弹性硅橡胶[1]。由于其拉伸强度大、粘接力强，又具有优良的电性能和化学惰性,同时还具有耐候性、耐火焰、耐湿、透气、抗振性和适应冷热变化等性能，而且适用粘接范围广,使其应用价值非常大，而被广泛应用于门窗、幕墙、玻璃、大理石、铝材等绝大部分建材。从20世纪90年代开始,硅酮玻璃密封胶开始在中国的玻璃装饰行业大量使用,为降低生产成本,国内外公司致力于寻找廉价的原材料[2]。硅油是建筑硅酮密封胶常用且公认的增塑剂，但是由于其价格昂贵，不少公司会选择用廉价的白矿油代替昂贵的201硅油做增塑剂，也是不少小型硅酮密封胶生产企业降低产品成本的重要手段。材料的替代必定会给产品性能造成一定的影响，且目前市场上硅酮密封胶产品种类繁多，鱼龙混杂，有必要研究白矿油代替201硅油做硅酮密封胶增塑剂对产品性能的影响。

本研究以107硅橡胶为基胶，气相白炭黑为补强材料，甲基三丁酮肟基硅烷为交联剂，配以硅烷偶联剂、颜料和催化剂制成中性硅酮密封胶，对比以201硅油为增塑剂和以白矿油为增塑剂制成的硅酮密封胶的性能，从而分析讨论白矿油对硅酮密封胶性能的影响。

1 实验

1.1 主要原料

107硅橡胶，工业级，广州市博顺化工有限公司；气相白炭黑，工业级，天津亿博瑞化工有限公司；甲基三丁酮肟基硅烷，工业级，荆州市江汉精细化工有限公司；硅烷偶联剂，工业级，荆州市江汉精细化工有限公司；催化剂，工业级，罗斯化工有限公司；201硅油，工业级，深圳市特别科技有限公司；白矿油，工业级，茂名市宝润化工有限公司；炭黑色浆，工业级，广州文嘉化工有限公司。

1.2 实验设备

实验型强力分散机，QF-5，佛山市金银河机械设备有限公司；实验型压料机，YLJ-5，佛山市金银河机械设备有限公司；高速分散釜，NX-5，广东省佛山市诺星机械设备有限公司；双柱拉力材料试验机，ZL1009A，东莞市正蓝精密仪器有限公司，绍氏A型硬度计，天发试验机械有限公司；8401A-2试验室高温干燥箱，上海康路仪器设备有限公司。

1.3 硅酮密封胶制备实验方案

按质量份配比，在高速分散釜加入100份107硅橡胶、10～50份白矿油或者201硅油，真空高速分散搅拌20min得到基胶；加入5份交联剂甲基三丁酮肟基硅烷，真空条件下搅拌分散10min使之充分混合均匀；加入15份气相白炭黑，待搅拌均匀，真空搅拌分散40min；加入2份硅烷偶联剂和0.5份催化剂及其他助剂，真空搅拌分散30min，停机压料至PE管中密封贮存待用。

1.4 性能测试

外观：目测；

挤出性：按GB/T13447.3—2003试验；

表干时间：按GB/T13477.5—2003试验；

固化深度：使用固化深度板检测样品在标准条件下24 h固化深度；

邵氏硬度：制备样品按GB/T531—1999采用邵氏A型硬度计上测试；

拉伸性能：制备标准试样按GB/T528-1998在拉力试验机上测试；

贮存稳定性：利用热贮前后挤出性的变化表征贮存稳定性[3];

热老化性：按GB/T14683-2003《建筑用硅酮结构密封胶》规定的方法测定试样的热老化性能。

2 结果与讨论

2.1 白矿油对硅酮密封胶施工性的影响

表1、表2分别是以不同添加量白矿油和201硅油为增塑剂制作成硅酮密封胶试样的施工性，对比分析二者及其添加量对试样的施工性能的影响。

表1 添加不同量白矿油的硅酮密封胶施工性Table 1 The workability of silicone sealant prepared with white mineral oil

表2 添加不同量201硅油的硅酮密封胶施工性Table 2 The workability of silicone sealant prepared with 201 silicone oil

由表1中增塑剂为10份、30份、50份的白矿油三组试样和表2中增塑剂为10份、30份、50份的201硅油三组试样的检测数据比较分析，对外观、下垂度性能而言，数值比较接近，白矿油及添加量对其影响不是很明显；对挤出性的影响，不论是白矿油还是201硅油，均出现随增塑剂添加量的增加，试样挤出时间逐渐变短，挤出更容易，相对201硅油，白矿油的作用更加明显；对表干时间和固化速度的影响，白矿油添加量的增加，对试样的表干时间及固话速度影响很小，表干、固化性能良好，但201硅油添加量增加时，试样表干时间明显增长，固化速度明显下降，表干、固化性能变差，且添加量大于50（质量份）时，试样的固化速度小于标准值要求。

综上所诉，一定添加量范围内，白矿油和201硅油基本不影响硅酮密封胶的外观和下垂度，白矿油对硅酮密封胶试样施工性能上的影响主要体现在挤出性能，且随添加量的增加，挤出时间变短；201硅油对硅酮密封胶施工性能影响主要体现在表干时间和固化速度，随其添加量增加，表干时间和固化速度指标均变差。

2.2 白矿油对硅酮密封胶邵氏硬度的影响

表3是不同添加量的白矿油和201硅油按实验配方制成样品后，分别制作标准硬度块试样贮存在室温条件下，贮存不同时间后所得的邵氏硬度数据，从数据可以分析白矿油对硅酮密封胶邵氏硬度的影响。

由表3数据可以看出，硬度块试样在相同的贮存时间为7d条件下，相同添加量的白矿油和201硅油的试样邵氏硬度数值相近，而不同添加量的白矿油和201硅油的试样邵氏硬度数值相差比较大，且随白矿油或201硅油添加量的增加，硬度值会下降，出现试样邵氏硬度降低的现象，这是因为试样的邵氏硬度主要由试样中的气相白炭黑质量分数、107胶相对分子质量、增塑剂的添加量以及交联剂的添加量所决定，且本实验配方中只有增塑剂的添加量是变量，所以上述邵氏硬度的变化结果主要是由增塑剂添加量引起；在表3中，每一组试样的硬度块随着贮存时间增加，试样的邵氏硬度数值出现上升，且使用白矿油做增塑剂的三组试样邵氏硬度数值出现随贮存时间的增加而变大，且数值变化明显，而使用201硅油做增塑剂的另三组试样邵氏硬度数值随贮存时间增加变化不大，这主要由白矿油在试样贮存过程中挥发导致，而201硅油是非挥发型增塑剂，因此变化不明显。

表3 贮存时间对硅酮密封胶硬度的影响Table 3 The effect of storage time on the shore hardness of silicone sealant

综上所述，增塑剂白矿油或者201硅油的添加量增加时，硅酮密封胶试样的邵氏硬度会降低，而随硬度块试样贮存时间增加，白矿油的挥发会导致试样邵氏硬度增加，201硅油则不会导致邵氏硬度增加。

2.3 白矿油对硅酮密封胶拉伸性能的影响

表4是分别添加10份、30份、50份的白矿油和201硅油的6组实验样品按标准要求制做哑铃状试件，在拉力试验机上测试拉伸性能的数据。

表4 各组试样拉伸性能对比Table 4 The tensile properties comparison of samples in each group

由表4数据可以发现，在添加10份、30份、50份白矿油的三组试样中，随白矿油添加量的增加，试样拉伸延长率也逐渐增加，主要是因为白矿油改变试样塑性，但同时使试样最大拉伸力和抗拉强度均出现不同幅度的下降，导致拉伸性能下降；而添加不同份201硅油的三组试样，随201硅油添加量的增加，试样的拉伸延长率、最大拉力和拉伸强度也出现以白矿油为增塑剂时试样性能的变化，只是数值变化的幅度相对比较小，整体拉伸性能保持相对稳定；相同添加量的白矿油或者201硅油时，使用201硅油做增塑剂的试样最大拉力和拉伸强度均大于使用白矿油做增塑剂的的试样，这是因为白矿油主要成分是烷烃类直链型碳氢聚合物，随饱和烷烃量增加，试样的拉伸性能下降，而201硅油是聚硅氧烷，能与试样中的有机硅成分紧密的结合，随其份量增加，试样的拉伸性能保持相对稳定。

综上所述，白矿油添加量增加时，硅酮密封胶的整体拉伸性能出现下降，201硅油添加量增加时，硅酮密封胶整体拉伸性能相对比较稳定，二者均导致硅酮密封胶塑性增加。

2.4 白矿油对硅酮密封胶热老化性能的影响

图1是添加10份、30份、50份白矿油和10份201硅油四组实验配方试样在90℃条件下质量损失随贮存时间变化的关系曲线：

由图1可以看出，添加10份201硅油的试样热失重非常小，质量损失几乎可以忽略，而添加不同量白矿油的三组试样热失重均明显的增大，且白矿油添加量越大，试样热失重越大，在90℃贮存7d时间之后，随贮存时间增加，试样的热失重率逐渐下降，添加50份白矿油的试样热失重竟高达30%以上，严重超过了硅酮建筑密封胶的通用标准规定的10%的上限[4]，这可能是试样中的白矿油在90℃高温烘烤过程中挥发导致质量损失，并且与前面试样硬度增加的现象相吻合。图中四组试样在90℃的高温烘烤后，在外观上并未出现开裂和粉化现象，但添加增塑剂白矿油的三组试样出现不同程度的体积收缩现象，且白矿油添加量越大，试样体积收缩越程度严重，这会严重影响到硅酮密封胶产品在现实应用中的填缝密封性能。

综上所述，添加白矿油做增塑剂的试样，在90℃条件下热失重严重，并使试样体积收缩；添加201硅油做增塑剂的试样，热失重小且不会出现体积收缩，耐老化性能更优。

2.5 白矿油对贮存稳定性的影响

图2是分别是添加10份、30份、50份白矿油和201硅油的6组实验配方试样挤出性随80℃高温条件下贮存时间变化的关系曲线：

Study on the Effect of White Mineral Oil on the Performance of Neutral Silicone Sealant

CHEN Bing-yao,QUAN Wen-gao,PENG Xiao-qin,CHEN Liang,CEN Zuo-yuan and LIANG Peng
（1.Guangdong Sanvo Holdings Ltd.,Zhongshan 528429,China;2.Guangdong Sanvo Chemical Technology Co.,Ltd.,Zhongshan 528429,China;3. Guangdong Fuvo Industrial Co.,Ltd.,Zhongshan 528429,China）

The neutral silicone sealant is prepared with white mineral oil instead of 201 silicone oil as plasticizer.The workability,shore hardness,tensile strength,thermal aging property and storage stability of the samples are studied.The results show that at room temperature the weight loss of the silicone sealant prepared with mineral oil as plasticizer is significant,which leads to a volume contraction,an increase in shore hardness, and its tensile strength decreases,the thermal aging performance,workability and storage stability becomes worse;at 90℃ the weight loss is very serious.When the white mineral oil amount exceeds 50 parts by mass,most performances of silicone sealant samples have been unable to meet the universal standards of silicone sealant for building.

Silicone sealant;white mineral oil;perfromance

Q436.6

A

1001-0017（2015）06-0423-04

2015-09-05

陈炳耀，（1973-），男，广东顺德人，高级工程师，主要研究方向为精细化工及胶黏剂。

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