装配式建筑用MS密封胶的制备及其老化性能研究

蔡海涛，赵 瑞，王翠花，赵勇刚

（湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄阳 441057）

装配式建筑用MS密封胶的制备及其老化性能研究

蔡海涛，赵 瑞，王翠花，赵勇刚

（湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄阳 441057）

以硅烷改性聚醚（MS）预聚物为基料制备了一种装配式建筑用低模量单组分MS密封胶。分别研究了不同分子结构的预聚物、不同纳米碳酸钙、紫外线老化、高温高湿老化及低温环境对MS密封胶的100%模量、拉伸强度、断裂伸长率及与混凝土粘接性能的影响。结果发现，不同分子结构的预聚物制备的产品100%模量相差较大，其中低模量MS胶对混凝土的粘接性能最优；不同纳米碳酸钙对MS密封胶的耐水性能有较大的差异。MS密封胶对紫外线辐照具有较强的抵抗能力且至少可以承受14 d的高温高湿老化，同时低温粘接性能也较好。

装配式建筑；MS密封胶；低模量

与传统混凝土建筑相比, 装配式建筑采用工厂预制部件，现场拼装的方式建造，具有施工周期短、能耗低、污染少、施工安全等优点[1]。装配式建筑因其拼接方式导致外墙有更多的横纵接缝需要使用密封胶防水，随着建筑工业化的发展，对密封胶的性能提出了更高的要求。相比于硅胶对石材建筑物的污染、PU胶的耐候性差的特点，MS密封胶的主链因存在聚醚结构单元和端硅烷结构使得其固化后具有弹性好、粘接力强、耐候性佳、可涂漆和绿色环保等优点[2]，被成功应用于建筑工业化外墙防水及内墙接缝密封。

随着时间的推移混凝土接缝会因干燥收缩及白昼冷热交替而发生伸缩振动，为了保证密封胶长期拉压受力而不脱粘，本文以MS预聚物为基料，加入了纳米碳酸钙和增塑剂，再配合增粘助剂及催化剂获得了一种低模量单组分MS密封胶。其具有较低的模量、较高的粘接强度和优异的耐老化性能，为装配式建筑防水密封提供了优异的解决方案。

1 实验部分

1.1 原料

MS预聚物，日本Kaneka公司；邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP），美国埃克森美孚公司；紫外线吸收剂（Tinuvin326）、光稳定剂（Tinuvin770DF），巴斯夫中国有限公司；纳米碳酸钙，广西华纳新材料科技有限公司；乙烯基三甲氧基硅烷（WD-21），武大有机硅新材料股份有限公司；特殊硅烷偶联剂，自制；MS白色浆、二月桂酸二丁基锡（DBTL），上海和氏璧化工有限公司。

1.2 仪器及设备

DHL-3型动混机，广东金银河机械设备有限公司；BT1-FR2.5TH.D14型万能电子拉力试验机，德国Zwick Roell公司；标准型恒温恒湿试验箱，艾德生仪器有限公司；压流黏度计，瑞士Fitech AG公司；A-UV紫外光耐气候试验箱，北京奥博迪光电技术有限公司。

1.3 MS胶的制备工艺

将一定量的MS预聚物、DIDP、纳米碳酸钙、MS白色浆、Tinuvin326和Tinuvin770D F

加入到动混机中，搅拌0.5 h后抽真空搅拌并升温至100 ℃脱水2 h。然后将釜内温度降至50 ℃以下，充入氮气，逐步加入乙烯基三甲氧基硅烷（WD-21）、硅烷偶联剂和二月桂酸二丁基锡（DBTL）等助剂，抽真空条件下混合均匀；最后充氮气解除真空至常压，迅速把物料压入310 mL塑料包装管中制得成品。

1.4 性能测试

初中音乐课堂教学普遍存在着课时缺乏的现象，一般在进行相关教学的过程中，一周只有一节课程属于音乐课程。且在很多时候的很多地方，学校整体形成的思维模式就是音乐课程是一门附属课程，不属于主课范畴。这种认知也导致很多地方的音乐课程长时间被语文、数学、英语这类主要课程所霸占，导致学生对整体音乐课程的认知停留在存在与不存在之间，这种情况普遍存在于全国各地学校的教学中。

（1）拉伸模量、拉伸强度和断裂伸长率：按照GB/T 13477—1992《建筑密封材料试验方法》标准，采用万能电子拉力试验机进行测定。

（2）浸水试验：按照JC/T 881—2001《混凝土建筑接缝用密封胶》标准的附录A试验方法测定。

（3）高温高湿试验箱：将混凝土块样片置于70 ℃、95% RH中存放14 d或21 d，到期取出放至室温测试其性能变化。

（4）压流黏度：采用压流黏度计进行测定[使用孔径为3.0 mm的不锈钢喷嘴，氮气瓶加压控制在0.5 MPa，用秒表测试挤出10 g胶所用时间（s/10 g）]。

表1 不同预聚物对粘接性能的影响Tab.1 Effect of different prepolymer on bonding performance

2 结果与讨论

2.1 不同预聚物对常温粘接性能的影响

预聚物是MS胶粘剂的主体成分，不同结构预聚物制备的MS胶产品在力学性能及粘接性能有很大差异。采用3种不同的基础聚合物得到3种密封胶MS1、MS2及MS3。其中MS2预聚物是二烷氧基封端聚醚，而MS1、MS3是三烷氧基封端聚醚，黏度的高低顺序从低到高为MS1、MS2、MS3。其对混凝土的粘接性能如表1所示。

由表1可知，配方比例不变的情况下，随着预聚物黏度的增加密封胶黏度变大，挤出率变差，断裂伸长率增加。这主要是因为黏度较大的预聚物分子质量大，固化时交联度低，聚合物柔韧性好，断裂伸长率高。

2.2 不同纳米碳酸钙对浸水粘接性能的影响

本文研究了3种不同粒径的表面改性纳米碳酸钙制备的低模量MS胶对混凝土粘接性能的影响以及耐水后粘接性能的衰减情况。如表2所示，在相同配方条件下分别使用A、B、C 3种纳米碳酸钙制备的产品在拉伸强度和断裂伸长率方面差别很大，并且使用碳酸钙C制备的产品强度高，胶体硬、伸长率低，导致其常温粘接破坏就是界面破坏；碳酸钙A制备的产品断裂伸长率明显较高，模量较低，显然对混凝土的粘接性能会较好。耐水4 d后MSB在粘接性能上有较大衰减且伸长率减少了20%，而MSA泡水后性能保持较好，抵抗水浸能力较强。结果说明不同粒径粗细的纳米碳酸钙对其制备的MS密封胶的耐水性能影响较大。

表2 不同纳米碳酸钙对浸水粘接性能的影响Tab.2 Effect of different nano-CaCO3 on bonding performance after soaking in water

2.3 紫外线对粘接性能的影响

预制装配式建筑的混凝土接缝用密封胶耐久性主要指包括温湿度变化、紫外辐照和外界作用力对密封胶寿命周期的影响。目前未正式出台关于预制装配式建筑混凝土板接缝密封胶耐久性的评价指标和测试方法[3]，因此本文主要模拟户外老化条件，对MS密封胶进行了紫外线加速老化试验。结果见表3：经过2个月的紫外线照射拉伸强度变高，伸长率有一定衰减，但是表面并未变脆粉化，粘接破坏形式仍是内聚破坏，说明MS密封胶对紫外线辐照具有较强的抵抗能力。

2.4 高温高湿对粘接性能的影响

本文通过对比高温高湿老化2周、3周的性能变化对装配式MS密封胶耐湿热性能进行了研究。由表4看出随老化时间增加，MS胶100%模量和拉伸强度降低，老化21 d后这2项指标均下降50%以上；伸长率随时间的增加而变长，粘接破坏形式到21 d后也不理想，出现界面破坏，各种性能衰减严重。出现这种现象的原因可能是MS胶的分子结构受到水分子的侵蚀导致部分水解或溶胀，使强度发生衰减，特别是粘接面更容易使水分子侵入影响粘接性能。以上结果说明，高温高湿环境对MS胶粘接性能的影响非常明显，本产品可以较好地经受14 d的高温高湿老化。

表3 紫外线对粘接性能的影响Tab.3 Effect of ultraviolet ray on bonding performance

表4 高温高湿对粘接性能的影响Tab.4 Effect of high temperature and high humidity aging on bonding performance

2.5 低温对粘接性能的影响

为了全面研究本产品在不同温度环境中的粘接性能，本文对比室温条件模拟研究了极寒区域冬季施工对粘接性能的影响。把施胶好的工字件混凝土试片分别放置于冰箱冷冻室（约-18 ℃）和23 ℃、50%RH的环境中，1个月后测试其拉伸粘接性能。结果如表5所示，对比室温性能，低温下MS胶伸长率稍微有衰减，可能是低温下聚合反应活性较低、使得交联不够充分造成聚合度降低，分子链短，断裂伸长率降低。但是低温环境下100%模量、拉伸强度与室温下相当，粘接破坏形式也同时是内聚破坏，说明密封胶1个月时间可以完全固化，可以满足寒冷冬季性能要求。

表5 低温对粘接性能的影响Tab.5 Effect of low temperature environment on bonding performance

3 结论

本研究以MS预聚物为基料，控制纳米碳酸钙和增塑剂比例，再配合增粘助剂及催化剂获得了一种装配式建筑用低模量单组分MS密封胶。研究结果表明，不同分子结构的预聚物制备的产品100%模量相差较大，其中低模量产品对混凝土的粘接性能最优，显示出低模量高附着力的性能；不同粒径纳米碳酸钙对MS密封胶的耐水性能有较大的差异；本文开发的MS密封胶对紫外线辐照具有较强的抵抗能力且至少可以承受14 d的高温高湿老化。同时MS密封胶低温粘接性能优异，可以满足寒冷冬季施工对其粘接性能的要求。这款具有低模量高粘附力，优异耐老化性能的单组分MS密封胶的成功开发为装配式建筑防水密封提供了优异的解决方案。

[1]栗新.工业化预制装配式(PC)住宅建筑的设计研究与应用[J].建筑施工,2008,30(3):201-202.

[2]蔡海涛,赵瑞,王翠花,等.高强度硅烷改性聚醚密封胶的制备及性能研究[J].粘接,2016,37(8):43-45.

[3]杨霞.预制装配式建筑混凝土板接缝用密封胶性能研究[J].中国建筑防水,2012,29(9):11-14.

Preparation and its aging properties of MS sealant for fabricated buildings

CAI Hai-tao, ZHAO Rui, WANG Cui-hua, ZHAO Yong-gang
(Hubei Huitian New Materials Co., Ltd., Xiangyang, Huibei 441057, China)

A low modulus one-component MS sealant for the fabricated building was prepared by using MS prepolymer as the matrix polymer. The effects of different molecular structure of the prepolymers, different nano-calcium carbonate, ultraviolet ray, high temperature and high humidity aging and low temperature environment on the 100%modulus, tensile strength, elongation at break and adhesion of the MS sealant were investigated. It is found that different molecular structure of the prepolymer has a greater impact on 100% modulus of the MS sealant, and the lower the modulus,the better the bonding performance to concrete. The different nano-calcium carbonate has a great difference for the water resistance of obtained MS sealants. The MS sealant developed in this paper has strong resistance to ultraviolet radiation and can withstand at least 14 days of high temperature and high humidity aging. At the same time, the low-temperature bonding performance of the MS sealant for fabricated building is also good.

fabricated building; MS sealant; low modulus

TQ436+.6

A

1001-5922（2017）11-0037-04

2017-03-30

蔡海涛（1988-），男，硕士，研发工程师，主要从事硅胶及硅烷改性密封胶的研究与应用。E-mail：htqycai2015@whu.edu.cn。