建筑外墙保温板接缝专用改性聚醚密封胶制备及特性研究

摘 要：为提升建筑外墙保温板的使用寿命，制备装配式建筑外墙保温板接缝用改性聚醚密封胶，并通过试验分析该密封胶性能。以封端硅烷偶联剂和异腈酸酯基硅烷作为改性剂，聚醚元醇作为基料制备改性聚醚密封胶，应用在装配式建筑外墙保温板接缝中。依据标准测试该密封胶的表观性能，研究养护时间、紫外光照对该密封胶的粘接强度影响，分析催化剂和填料用量对于该密封胶表观性能与拉伸性能影响。试验结果表明，该密封胶表观性能符合标准，养护7 d后粘接性能基本稳定，催化剂用量20%，填料用料30%时表观性与拉伸性能最好。

关键词：建筑外墙；保温板接缝；改性聚醚；密封胶；粘接强度

中图分类号：TQ436+.6;TU57+8

文献标志码：A文章编号：1001-5922（2024）03-0045-04

Study on the preparation and properties of modified polyether sealant for the joint of external wall insulation board of prefabricated building

LIU Guanrong

（Shanghai Sibo Vocational and Technical College，Shanghai 201300，China

）

Abstract：To improve the service life of building exterior wall insulation panels，modified polyether sealant was prepared for the joints of prefabricated building exterior wall insulation panels，and the performance of the sealant was analyzed through experiments.A modified polyether sealant was prepared using terminated silane coupling agent and isocyanate based silane as modifiers，and polyether alcohol as the base material.It was applied to the joints of prefabricated building exterior wall insulation boards.Test the apparent performance of the sealant according to the standard，study the effects of curing time and ultraviolet light on the adhesive strength of the sealant，and analyze the effects of catalyst and filler dosage on the apparent performance and tensile performance of the sealant.The test results show that the apparent performance of the sealant meets the standards，and the bonding performance is basically stable after 7 days of curing.When the catalyst dosage is 20% and the filler material is 30%，the apparent and tensile properties are the best.

Key words：building exterior walls；joint of insulation board；modified polyether；sealant；bond strength

裝配式建筑是指将建筑的各个部分在工厂中预制好，然后再进行现场拼装［1］。由于该建筑外部的保温墙也是用装配方式实现安装，但是这种装配式建造方式会导致保温墙经过长时间使用之后出现较多裂缝，这些裂缝如果没有得到妥善处理，将会导致保温墙出现发潮、脱落的情况出现［5］。为改善这一问题通常会使用密封胶涂覆在保温层与外墙之间，发挥防潮和防水效果。针对密封胶制备的研究较多，张佳阳等学者提出使用纳米SiO2改性苯丙硅酮，制备密封胶，应用在装配式结构的保温墙上［6］。如应用在轨道上的环氧沥青填缝剂应用在保温墙上［7］。聚醚密封胶不会释放有害气体，同时还能耐高温、提高撕裂强度，在环保方面具有较大优势。因此，考虑到聚醚密封胶这些优异特性，研究制备装配式建筑外墙保温板接缝用改性聚醚密封胶，同时通过试验测试，分析改性聚醚密封胶的性能，为今后装配式建筑外保温墙的加固提供更多技术支持。

1 试验材料与方法

1.1 原料与仪器设备

用于制备改性聚醚密封胶所使用的原材料：

聚醚元醇（工业级），

邯郸市丛台区鸿泰再

生资源回收有限公司;

异腈酸酯基硅烷（工业级），

湖北东曹化学

科技有限公司;

封端硅烷偶联剂（工业级），

浙江沃兴曼新材

料科技有限公司;

吸附剂（工业级），

山西鑫盛源环保

设备有限公司;

增塑剂（工业级），

河北祥丰伟业

化工有限公司;

纳米碳酸钙（工业级），

河南恒源鑫腾纳米科技有限公司;

催化剂（工业级），

大连中科本立

科技有限公司。

制备改性聚醚密封胶所用仪器：

NVXJ-5行星式搅拌釜，

上海诺辉工程科技发展有限公司；

GRT-WS1卡尔费休水

分测定仪，

上东格睿电子科技有限公司；

HH-6恒温水浴锅，

东莞鸿合试验机制造有限公司；

LX-A邵氏硬度计，

江苏天惠试验机械有限公司；

HH-W420恒温箱，

常州金坛良友

仪器有限公司;

YK-3660万能试验机，

东莞市友科自动化设备有限公司。

1.2 改性聚醚密封胶制备

1.2.1 预聚体制备

（1）取洁净三口烧瓶一只，将一定量［11］的聚醚元醇倒入三口瓶之中，向三口瓶之中通入氮气，使得三口瓶之中的聚醚元醇出现鼓泡现象，之后直接使用酒精灯加热三口瓶。将三口瓶中的聚醚元醇升温至130 ℃后，控制三口瓶中的气压至-0.1 MPa，待聚醚元醇不再产生气泡，可确定聚醚元醇完成减压脱水；

（2）向已经完成脱水的聚醚元醇中继续通入氮气，对聚醚元醇进行保护，同时，使三口瓶继续保持加热状态，不断搅拌聚醚元醇，在此条件下向三口瓶中滴加封端硅烷偶联剂和异腈酸酯基硅烷，待各个试剂反应一段时间后，停止搅拌。测试该混合物之中异腈酸酯基团的含量以及羟基基团的含量［12］；

（3）继续通入氮气保护混合溶剂，保持温度不变，按照溶剂总质量的0.5%～2%向溶剂之中添加吸附剂，使用搅拌棒持续搅拌0.5 h，完成溶剂的减压脱气。然后对溶剂进行压滤处理，得到处理后的滤液，获得聚醚密封胶的预聚体，完成预聚体制备，并将预聚体密封保存备用。

1.2.2 改性聚醚密封胶制备

（1）取一个行星式搅拌釜，将增塑剂和填料（纳米碳酸钙）一同倒入行星式搅拌釜之中，倾倒完成后关闭行星式搅拌釜并且密封。密封釜自行搅拌，同时帮助搅拌釜升温至120 ℃，保证搅拌釜中的各个材料实现高温脱水。在搅拌釜之中反应数个小时，通过卡尔费休水分测定仪确定搅拌釜之中的容积水分含量，如果容积的含水量没有超过79 mg/L，就可以停止搅拌获得含水量符合标准的溶剂；

（2）将增塑剂与填料充分混合并完成脱水以后把预聚体及催化剂等其他助剂也添加至搅拌釜之中，密封搅拌釜并开始搅拌，搅拌30 min，保证各个试剂充分混合以后，从搅拌釜之中倒出已制备的胶体，并置于密封罐之中，完成改性聚醚密封胶的制备。

1.3 改性聚醚密封胶性能测试

1.3.1 表观性能测试

（1）表干时间测试：

参考GB/T 13477.5—2002标准［13］。按照该标准裁出最接近装配式墙体与保温墙的材料试件，将已制备的改性聚醚密封胶涂覆在装配式墙体与保温墙材料之间，作为试验样品，在室温环境中将试验样品静置养护一段时间。经过一段时间后清洁手指，用指腹分别接触试验样品表面位置，检查接触之后手指上不再出现密封胶残料，重复多次操作，分别记录时间与残留情况，直到手指上不会出现密封胶残留后停止试验；

（2）固化速度测试：以GB/T 32369—2015为标准［14］，取一个固化杯，在室温环境下将已制备的改性聚醚密封胶挤注在固化杯的杯壁上。在挤注过程中不可出现气泡，避免对测试结果造成影响［15］。待固化杯被改性聚醚密封胶填满后，使用刮刀将固化杯口处的改性聚醚密封胶刮平。静置1 d后，从固化杯内部取出已经固化好的改性聚醚密封胶样品，并随机选择其中3个点测量胶膜的厚度，计算测量值的平均数作为最终的厚度数值，完成固化速度测试；

（3）下垂度测试：以GB/T 13477.6—2017中的标准为依据，取已制备的改性聚醚密封胶，将其挤注到用于测量胶体下垂度的专用测试模具中［16］。使用刮刀将模具表面的胶体刮平［17］。将测试样品放置在试验室的55 ℃环境下静置24 h。然后测量改性聚醚密封胶超出模具前端的最大距离，并记录为密封胶的垂度值；

（4）挤出性能测试：依据GB/T 13477.3—2017开展测试，室温环境下养护改性聚醚密封胶24 h，取一个聚乙烯筒作为试验工具，将已制备的改性聚醚密封胶挤注至该聚乙烯筒之中，挤注过程确保没有气泡［18］。把聚乙烯筒安装在200 kPa气压的胶枪之中，将胶枪中的密封胶打出，经过30 s打胶以后停止，称量打出胶体质量，该质量与挤胶时间相除，获得挤出量计算结果；

（5）邵氏硬度测试：

取一个PE材质的模框，将本文制備的改性聚醚密封胶挤注至该模框中，室温环境中养护7 d，使用邵氏硬度计在无气泡的位置测量该密封胶的邵氏硬度。

1.3.2 紫外老化性能测试

聚醚密封胶粘接在装配式建筑外墙保温板接缝处需要接触自然环境，长时间接受阳光照射会受到紫外线照射产生光化学反应，导致密封胶的分子链出现降解及交联，导致胶体出现老化。测试过程中取上一阶段已养护的试验样品，使用紫外荧光老化的方式开展试验，选择2组同样的试验样品，分别紫外老化7、14、21、28、35、42、49 d，测试2组样品的粘接强度，并且计算平均值。

1.3.3 催化剂用量对密封胶性能影响

在改性聚醚密封胶的制备过程中，需要进行湿气固化。受到催化剂的影响，将催化剂与基料混合时，可能会出现凝胶现象。同时，催化剂使用量的增加也会导致密封胶在储存过程中黏度增大，从而影响密封胶的表观性能。因此，选用10%、20%、30%、40%用量的催化剂，对比改性聚醚密封胶的表干时间、实干时间以及挤出性的变化情况。

1.3.4 填料用量对密封胶性能影响

以纳米碳酸钙为代表的填料会影响密封胶的物理性能，所以研究不同填料用量下，改性聚醚密封胶的断裂伸长率与拉伸强度变化情况，填料的用量分别为0%、10%、20%、30%、40%。测试过程中参考GB/ 528—2009标准中的相关规定，将不同填料含量的密封胶注入PE模框之中，养护7 d之后使用万能试验机按照550 mm/min的速率拉伸各个试验样品，测试在室温试验环境下，已制备的改性聚醚密封胶的断裂伸长率与拉伸强度。

2 结果与分析

2.1 表观性能测试结果

经过测试获得制备的改性聚醚密封胶的各项表观性能，测试结果与限定标准如表1所示。

由表1可知，已制备的改性聚醚密封胶的各项表观性能符合国家标准中的相关规定，说明所制备的装配式建筑外墙保温板接缝用改性聚醚密封胶具有较为良好的密封胶性能。

2.2 紫外老化对粘接性能影响

使用紫外荧光老化处理后的改性聚醚密封胶粘接性能变化情况如图1所示。

由图1可知，经过紫外老化后，改性聚醚密封胶的粘接强度呈现出先升高后降低逐渐转向稳定的趋势。这种变化趋势是由于改性后的密封胶中添加了硅烷偶联剂，分子主链稳定有序，化学键的键能比紫外光键能更大。因此在紫外老化初期，密封胶之中的活性因子和薄弱链段之间发生较为剧烈的催化反应，降低活化因子的数量，出现较为迅速的粘接性能上升变化。但是养护后期这种催化反应的剧烈程度降低，受到紫外光老化影响，密封胶的粘接强度降低，分子主链逐渐稳定，粘接强度逐渐转为稳定，能够符合装配式建设实际应用的需求。

2.3 催化剂用量对表观性能影响

催化剂的用量对本文所制备改性聚醚乙烯表观性能影响情况汇总于表2。

由表2可知，增加催化剂用量能够改善密封胶表面的黏度，且催化剂用量增加，会缩短该密封胶的表干时间，挤出时间也会随之减小，这种情况会导致该密封胶不利于储存，密封胶会出现快速失效。按照标准，密封胶的表干时间不能低于50 min，挤出时间不能低于50 mL/min。因此，综合表2数据可得出，在20%催化剂用量条件下制备改性聚醚密封胶表观性能最佳。

2.4 填料用量对密封胶性能影响

调整填料的用量，测试不同填料用量下，制备的改性聚醚密封胶的拉伸性能，试验结果如表3所示。

由表3可知，填料用量增加，制备的改性聚醚密封胶的拉伸强度与断裂伸长率均呈现出明显上升，这种情况主要是纳米碳酸钙自身的比表面积较大，会在胶体中呈现出均匀分布，同时提升胶体的屈服应力，一定程度提升所制备的改性聚醚密封胶的延展性。但是考虑到胶体的其他性能需求，确定填料的用量为30%，此时密封胶性能最佳。

3 结语

以聚醚元醇作为原料，封端硅烷偶联剂和异腈酸酯基硅烷作为改性剂，制备应用在装配式建筑外墙保温板接缝处的改性聚醚密封胶。通过试验测试该改性聚醚密封胶的表干时间、黏度、下垂度等表观性能，同时检验紫外光下、不用养护时间以及填料等用料变化下，该密封胶的性能。经过研究发现，所制备的密封胶具有较为良好的表观性能，耐紫外老化，在填料用量为30%、催化剂用量为20%时，该密封胶的各项性能最好。

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收稿日期：2023-10-16；修回日期：2024-01-12

作者简介：刘贯荣（1990-），女，硕士，讲师，研究方向：BIM技术及装配式建筑工程;E-mail：m15801933140@163.com。

引文格式：刘贯荣.

建筑外墙保温板接缝专用

改性聚醚密封胶制备及特性研究［J］.粘接，2024，51（3）：45-48.