一种新型单组分防霉硅酮密封胶制备及性能

2024-05-07陈炳耀吴健涛杨善杰

粘接 2024年3期

陈炳耀吴健涛杨善杰

摘要：优选107密封胶为基胶，碳酸钙填料补强，搭配适量交联剂、偶联剂、防霉剂以及催化剂等助剂，制备了一种适用于厨卫类湿热环境的防霉密封胶。试验过程中，考察了密封胶配方中交联剂用量、填料碳酸钙、防霉剂工艺等原料变量对密封胶物理性能、防霉效果的影响。结果表明，硅酮密封胶的力学粘接性能迅速提升，但过量的使用会影响到密封胶的断裂伸长率；碳酸钙填料的加入改善了防霉密封胶的物理力学性能，纳米碳酸钙粒径最小，所制密封胶拉伸强度和断裂伸长率最高；液体防霉剂比较容易分散，其防霉效果明顯要好于固体防霉剂，只需加入1份就能达到0级防霉等级。

关键词：单组分；硅酮密封胶；防霉等级；综合性能

中图分类号：TQ433.4+38

文献标志码：A文章编号：1001-5922（2024）03-0004-04

Preparation and performance study of a new one-component anti mold silicone sealant

CHEN Bingyao1，WU Jiantao1，YANG Shanjie2

（1.GuangdongSanvo Chemical Industry Technology Limited，Zhongshan 528429，Guangdong China;

2.Guangdong Sanvo Holdings Co.，Ltd.，Zhongshan 528429，Guangdong China）

Abstract：107 silicone rubber was preferably selected as the base rubber，reinforced with calcium carbonate filler，and with an appropriate amount of cross linking agent，coupling agent，mildew inhibitor and catalyst，an anti mold sealant seal suitable for the humid and hot environment of kitchen and bathroom was prepared.During the test，the effects of raw material variables such as the amount of crosslinking agent，filler calcium carbonate，and antifungal agent technology in the sealant formula on the physical properties and anti-mold effect of the sealant were investigated.The results showed that the mechanical bonding properties of silicone sealants improved rapidly，but excessive use would affect the elongation at break of the sealants.The addition of calcium carbonate fillers improved the physical and mechanical properties of anit-mold sealants，the nano calcium carbonate particle size was the smallest，and the tensile strength and elongation at break of the sealant were the highest.The liquid anti-mold agent was easier to disperse，and its anti-mold effect was obviously better than that of the solid anti-mold agent，and only 1 part could be added to achieve grade 0 anti-mold grade.

Key words：single component;silicone sealant;anti-mold grade;comprehensive performance

目前在家装建材、工程建筑等胶粘剂市场上，硅酮密封胶、聚氨酯密封胶、聚硫密封胶是密封胶常见3大品种，深受市场消费者的信赖［1-2］。其中硅酮密封胶凭借良好的弹性、粘接性、防水性以及优异的耐候性等优点，基本垄断了家庭装修领域用胶［3］。但家庭装修中用胶量大的卫生间、厨房、洗手台等区域常年湿热、细菌繁生，密封胶在各种霉菌等微生物的侵蚀后，外观发黑、霉变、失效，失去装饰美化、防水密封基本性能［4］。同时，霉菌等微生物的繁殖，时常引发各类疾病、威胁人们的身心健康。为此，迫切需要开发一种粘接力学性能好、防水效果突出、防霉性能优异的防霉硅酮密封胶产品。结合单组分硅酮密封胶体系的配方上，优选防霉剂原料添加到密封胶配方中，以期制备出一款综合性能优异、防霉效果突出的硅酮防霉密封胶。

1 试验部分

1.1 主要原料

α，ω-羟基聚二甲基硅氧烷（107胶）（黏度80 000 MPa·s）、二甲基硅油（黏度350 MPa·s）：山东东岳化工有限公司；碳酸钙：工业级，广西华纳新材料科技有限公司；甲基三丁酮肟基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷：工业级，湖北新蓝天新材料股份有限公司;二月桂酸二丁基锡：工业级，杭州硅宝化工有限公司；防霉剂1（JKCIDE-ST3200）、防霉剂2（JKCIDE-ST200）：液体，盐城市聚科化工有限公司;防霉剂3（AM904）：白色粉末，广东申悦贸易有限公司。

1.2 仪器及设备

真空式双行星混合机，安徽宝冕智能装备制造有限公司；实验三辊研磨机，莱州市胜龙化工机械有限公司；无油螺杆真空泵，山东泽一真空设备有限公司；电脑伺服万能材料试验机，东莞市力控仪器科技有限公司；电子天平，广州标格达实验室用品有限公司。

1.3 密封胶制备

按照工艺配方量，将107密封胶80份（质量份，下同）、补强填料碳酸钙83份、二甲基硅油20份，投入到真空式双行星混合机中，通过高速搅拌升溫并在料温达到120 ℃后持续脱水150 min，制得半成品基料；待基料冷却至50 ℃以下后，分步加入甲基三丁酮肟基硅烷5份、防霉剂若干，然后在真空-0.085 MPa混合20 min，最后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.8份、二月桂酸二丁基锡0.2份，继续真空混合15 min；待物料混合均匀后出料，制得防霉型硅酮密封胶，装入300 mL塑料胶瓶内密封待用。

1.4 性能测试

物理性能：拉伸强度、断裂伸长率等性能参照GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封胶》要求进行测定；

防霉等级：参照JC/T 885—2001《建筑用防霉密封胶》及GB/T 1741—2007《漆膜耐霉菌测定法》的要求测定。

2 结果与讨论

2.1 交联剂用量对防霉密封胶性能的影响

交联剂是密封胶体系中关键的组成原料，通过交联反应将密封胶线性结构交联成网状弹性体，其选型与用量对密封胶的硫化、粘接性能起到关键影响作用［5］。试验中在确保密封胶配方中其他材料和用量一致的前提下，通过调整交联剂用量分别制样，对比分析交联剂工艺量的调整对密封胶物理性能的影响，结果见表1。

由表1可知，随着交联剂配方用量的逐渐增加，防霉密封胶的拉伸强度和断裂伸长率都在逐渐的增大，密封胶的物理力学性能迅速提升［6］。但是密封胶交联剂用量并非越多越好，当密封胶的交联网状太致密时，弹性与柔韧性能下降，所以，在交联剂用量超过5%后，密封胶的断裂伸长率随着交联剂的增加而减小。结果表明，防霉密封胶交联剂选用量以5%为宜，所制密封胶物理力学性能最优。

2.2 碳酸钙种类对防霉密封胶性能的影响

碳酸钙是硅酮密封胶生产过程中最常见的补强填料，按照碳酸钙生产工艺的区别，具体可分为轻质碳酸钙和重质碳酸钙与纳米碳酸钙［8-9］。在研发生产过程中，一般会根据密封胶性能和用途需求的不同，会选择不同的碳酸钙填料补强。试验中采用单一变量法，研究了碳酸钙填料对密封胶性能的影响，结果见表2。

由表2可知，以纳米碳酸钙填料制得密封胶具有更好的物理力学性能，这是因为纳米碳酸钙填料粒径最小，补强效果最佳，其填充的防霉密封胶在粘接性能与柔韧性方面明显高于粒径大的轻质碳酸钙与重质碳酸钙［10］。根据碳酸钙补强性能区别，粒径最小的纳米级碳酸钙补强最好，轻质碳酸钙次之，重质碳酸钙补强最差。建议结合密封胶性能及运用场景的需求，选择不同种类碳酸钙或复配碳酸钙做填料，才能制得性能更适用的密封胶产品。

2.3 防霉剂种类与用量对密封胶性能的影响

试验选用了3种防霉剂分别制样对比分析，其中，1#、2#为液状防霉剂，3#为粉状防霉剂，4#为固体防霉剂。采用单一变量法分别制样，研究了防霉剂种类对密封胶防霉效果的影响，结果如表3所示。

由表3可知，不同种类的防霉剂对密封胶的防霉性能有一定的影响。具体来说，加入1%的1#或2#防霉剂，所制密封胶均可以达到0级最优防霉效果；以3#防霉剂为原料的密封胶，防霉性能只有1级，远不及1#、2#防霉效果显著；加入4#防霉剂的密封胶防霉等级只有2级，虽比未添加防霉剂的5#好很多，但防霉效果不太明显。究其原因，可能与防霉剂种类状态有一定的关系，其中液状防霉剂1#和2#比较容易分散溶解；粉状防霉剂3#和固体状防霉剂4#在密封胶中比较难分散溶解均匀，并且后二者所制备的密封胶外观可能有一定的粉体颗粒［11-12］。防霉剂的引进有效改善了密封胶的防霉性能，其工艺添加量与密封胶的防霉等级具有密切关系［13］。试验在表3数据的基础上，采用1#和2#防霉剂，添加量分别为0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%，制备密封胶样品5个，检测结果如表4所示。

由表4可知，随着密封胶体系中防霉剂用量的增加，1#和2#防霉剂所制密封胶胶液的防霉性能从3级迅速提升到0级，具有优异的防霉效果。试验还发现，无论是1#还是2#防霉剂，在用量达到1.2%时防霉等级均达到0级；但在同样用量前提下，1#防霉剂所制备的密封胶要比2#防霉剂制备的具有更显著的防霉效果［14］。试验最终选用1#防霉剂作为防霉密封胶生产原料。

3 防霉密封胶综合性能

采用本试验工艺制备的单组分防霉硅酮密封胶，不仅物理力学性能优异，而且防霉效果比较突出，密封胶性能见表5。

由表5可知，按照该工艺制得的防霉硅酮密封胶生产工序简洁，所制胶液粘接防霉性能优异，其粘接强度满足GB/T 14683—2017技术指标要求，防霉等级同时符合JC/T 885—2001《建筑用防霉密封胶》与GB/T 1741—2007《漆膜耐霉菌测定法》防霉性能0级或1级的标准［15-17］。

4 结语

（1）随着交联剂用量的逐渐增加，单组分硅酮防霉密封胶的交联密度不断增大，其物理粘接性能得到迅速提升；但过量的交联剂影响到密封胶的韧性，断裂伸长率在上升后开始下降［18］。交联剂用量以5%为宜，所制防霉密封胶物理力学性能最好;

（2）不同种类填料碳酸钙所填充的密封胶物理性能有一定的差异，主要是不同类型的碳酸钙粒径大小不同，补强效果就有很大的区别。其中纳米碳酸钙粒径小，其填充补强性能最优，所制备的密封胶物理力学性能最高；重质碳酸钙与轻质碳酸钙的粒径较大，补强性能一般，所制备的密封胶综合性能要稍差于纳米碳酸钙;

（3）防霉剂加入可以有效提升硅酮密封胶的防霉性能，研究发现防霉剂液体要比固体更容易分散和溶解，所制密封胶防霉性能最好［19-20］。当防霉剂工艺量不断增大时，密封胶的防霉等级迅速提升，在防霉剂用量达到1.2%后，密封胶的防霉等级达到0级。

【参考文献】

［1］幸松民，王一路.有机硅合成工艺及产品应用［M］.北京：化学工业出版社，2006.

［2］黄应昌，吕正芸．弹性密封胶与胶粘剂［M］．北京：化学化工出版社，2003．

［3］李超，沈翔，刘明，等.长效防霉硅酮密封胶的制备及性能研究［J］.中国建筑防水，2017（5）：6-9.

［4］杨玉宁，程鹏，邢凤群，等.一种中性硅酮防霉密封胶的制备及性能评价［J］.中国建筑防水，2016（22）：20-23.