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新型粘结阳光板的中性硅酮密封胶

2012-12-13 11:49:52 王川 979

新型粘结阳光板的中性硅酮密封胶 

 

这是一种在无需底涂或者清洗的条件下可以很好地粘结阳光板的中性硅酮密封胶,破坏情况为密封胶的100%内聚破坏。

 

1.前言

 

  建筑阳光板,主要成分是PC(化学名:聚碳酸酯)是一种无定型的热塑性工程塑料。它具有极为优良的综合性能,尺寸稳定性好,电性能优良,透明性优异,在机械工业,电器及光学器件方面均有广范的应用 。 

 

  聚碳酸酯(polycarbonate )是分子链中含有碳酸酯基的高分子化合物的总称,包括有脂肪族,脂环族,芳香族及脂肪族—芳香族类聚碳酸酯 ,直1958 年有德国Bayer 公司实现工业化以来 ,由于它具有综合均衡的良好的性能而得到快速发展。聚碳酸酯稳定于水,矿物和有机酸中,部分溶于芳香族碳水化合物中,溶于氯化物;在强碱条件下分解。由于聚碳酸酯的以上特殊性质,故脱酸型的硅酮密封胶是由于脱肟型硅酮密封胶交联时放出的丁酮肟呈碱性,对阳光板有腐蚀性,当施工固化后会导致阳光板的开裂。因此急需研发一种可以很好地粘接阳光板的中性硅酮密封胶。广州市白云化工实业有限公司经过长时间的探索和开发,终于开发出一种100%粘结阳光板的脱醇型中性硅酮密封胶。本文主要对其配方和工艺进行了阐述和分析。 

 

2.实验部分

2.1 原料以及基本配方 

表1原料与基本配比 

中文名称

简称或牌号

等级

配比/份 

羟基封端液体甲基硅橡胶

107硅橡胶 

工业级 

100 

表面处理过的活性碳酸钙

 

工业级 

50~150 

聚二甲基硅氧烷 

201硅油 

工业级 

0~20 

甲基三甲氧基硅烷 

 

化学级

5~40 

有机钛络合物 

 

化学级

2~10 

自制偶联剂G 

 

 

1~4 

有机锡催化剂 

 

化学级

0.1~1 

 

2.2 主要设备与型号 

表2设备的型号和用途 

设      备 

型      号 

用     途 

捏合机 

MX-2型

制备基料

真空行星搅拌机

ZK-J型

配制脱醇型RTV

电子拉力机

TDL-1型

粘结强度,伸长率等的测定

橡胶硬度计

LX-A型

测定硬度

电热恒温干燥箱

101-2S型

储存期的测定

老化试验箱

401-B型

用来做老化试验 

 

2.3 配制工艺 

2.3.1 基料的制备 

将 107 硅橡胶和活性碳酸钙投入捏合机中搅拌, 当搅拌均匀后升温至20℃。抽真空搅拌 2h,冷却直室温后出料。 

2.3.2 脱醇型 RTV 的配制工艺 

将基料和二甲基硅油投入行星机中,抽真空搅拌 25min。将所有助剂投入行星机中,氮气保护下搅拌 5min 后缓慢抽真空搅拌 30min 后,出料,密封包装。 

2.4 性能测试 

2.4.1 储存期的测定 

将所要测试的样品放入 70℃恒温烘箱中,测试放置 2 天﹑3 天﹑4 天﹑5 天﹑6 天﹑7 天后胶的表干时间和固化情况(70℃恒温烘箱中放置 7 天相当于室温下存放 1 年)

2.4.2 下垂度,挤出性的测定 

按 GB/T13477 中规定,将密封胶注入一槽中(150mm×19mm×20mm),然后垂直放入 50℃±2℃的烘箱中,5min后测试其下垂度。 按 GB/T13477 中规定,将胶放入标准挤出器中,测试挤出 310mL 胶料所用的时间。 

2.4.3 拉伸粘结强度,zui大强度伸长率,破坏情况的测定 

按 GB/T13477 中规定,将胶打入截面为 12mm×12mm 试片中,常温下放置 21 天后,测试其拉伸粘结强度,zui大强度伸长率,破坏情况。 

3.结果与讨论 

3.1.偶联剂对体系的影响 

脱醇型 RTV 本身对各类基材的粘结性很差,必须使用偶联剂来提高其粘结性,国内脱醇型 RTV 体系常常使用钛络合物体系,该体系的增粘作用比较强,也能延长密封胶的储存期,但也有其体系致命的弱点,就是对基材的粘结稳定性较差。作者对几种偶联剂或互配进行了

对比试验。做了如下几组试验:

A(A-1100) ;B(A-1120) ;C(A-187) ;D(A-1100:A-187=1:1) ;E(A-1120  :A-187=1:1) ;F(A-1100  :A-1120=1:1) ;G(自制偶联剂),做相容性实验(测试标准为 GB/T13477)。得到的结果(均为胶完全固化后)如图 1 所示 

图1.粘结情况与时间的关系 

PC板

从图中可以说明加入 A∽F偶联剂是可以粘接阳光板,但是不能长时间的粘接,长时间后会导致漏水等现象。而自制偶联剂 G 则可以长时间很好地粘结阳光板, 不会出现A∽F偶联剂所出现的漏水等问题。  

3.2.催化剂对体系的影响 

脱醇型 RTV 在固化性能方面有一大缺点,表现出表干时间太长,内部固化慢。为了解决这一问题,可使用适量的催化剂。催化剂一般选用有机锡,常用的有二月桂酸二丁基锡,二丁基二醋酸锡,辛酸亚锡等,有机锡的用量对密封胶的表干速度,储存期等有一定的影响。本配方采用的是二月桂酸二丁基锡(牌号:SD-L-101)做催化剂。对SD-L-101 做变量试验,结果见表 3 

表 3    SD-L-101 加入量对体系的影响

加入量/份 

表干时间/min

结皮时间/h

储存期/月

0.1

30

30

11

0.3

20

18

9

0.5

15

15

6

0.8

10

12

6

1

5

8

3

 

从表 3 可见,随着 SD-L-101 的加入量的加大,表干和消粘时间缩短,但是储存期也随之缩短。综合从成本和性能考虑,SD-L-101 的zui佳加入量为 0.1~0.3 份. 

3.3 储存稳定性 

从固化机理研究中(5),可以知道胶料在无水环境中,可以储存相当长的一段时间。 因此填料的含水量对有机硅密封胶储存稳定性有很大的影响,所以制备基料时加热 120℃抽真空搅拌 2h 的目的就是尽量将基料中的水分去除干净。 

另外,在配方中适当加大交联剂的用量,也有利于储存稳定性。 

图 2 是交联剂(甲基三甲氧基硅烷)的加入量与储存稳定性的关系。 

图2.交联剂加入量与储存稳定性的关系

PC板

从图 2 中可知,适当加大交联剂的用量可以将储存期延长,但是当交联剂的用量加入到 20 份时储存期为 9 个月,再加大交联剂的用量,储存期却没有很明显的延长,从成本和性能方面考虑,交联剂的zui佳用量为 20 份。 

3.4 性能指标 

本文通过对偶联剂,交联剂以及催化剂等的研究,制备出一种在无需底涂或者清洗的条件下可以很好地粘结阳光板的中性硅酮密封胶。 其主要性能指标如表 4。 

表4. 主要的性能指标 

性能

指标

测 试 结 果

测试方法

表干时间  min 

≦180 

20 

GB/T13477 

挤出性  s

≦5

2.1

GB/T13477 

下垂度  mm 

≦3 

1.0

GB/T13477 

硬度  HsA

20~60

42

GB/T531

拉伸粘结强度 MPa

 

1.16

GB/T13477 

zui大强度伸长率  %

 

244 

GB/T13477 

破坏情况 

 

100%内聚破坏 

GB/T13477 

加热失重  % 

≦5

2.0

GB/16776 

老化试验

合格

合格

ASTMC793

 

注:测试粘结强度和zui大强度伸长率,破坏情况时,均采用阳光板做试片. zui佳配比组成的 RTV 进行对阳光板,玻璃,铝,铜等材料的粘接性和腐蚀性试验发现,拉断粘接是均为硅橡胶 100%内聚破坏,并为出现对基材的腐蚀现象。

 

 

 

 

参 考 文 献 

1.王海涛等,热处理对聚碳酸酯环境应力开裂性能的影响, 工程塑料应用, 2003.31(12),27-28。 

2.李复生等,聚碳酸酯应用与合成工艺进展,化工进展,2002,21(6),395-398。  

3.  Schnell  H.Chemistry  and  physics  of  polycarbonates,New  York:Interscience publishers,1964 

4.蘧建星,透明脱醇型单组分室温硫化硅橡胶,有机硅材料和应用,1997,(6)。  

5.Clarson Stephen J.Siloxane Ploymers.N J:Englewood cliffs,1993.567.