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1、聚硫密封胶的特性及其应用技术聚硫密封胶的特性及其应用技术一、前言一、前言随着我国经济技术的迅猛发展，大型水利工程、高层建筑的兴建，航天航空工程发展随着我国经济技术的迅猛发展，大型水利工程、高层建筑的兴建，航天航空工程发展等都需要特殊性能的弹性密封胶作为接缝的粘结、密封材料。据报道，目前我国这种密等都需要特殊性能的弹性密封胶作为接缝的粘结、密封材料。据报道，目前我国这种密封胶的产量已达到封胶的产量已达到 4 45 5 万吨左右，并形成了以聚硫、丙烯酸酯、硅酮和聚氨酯为主体万吨左右，并形成了以聚硫、丙烯酸酯、硅酮和聚氨酯为主体的密封胶产业。的密封胶产业。聚硫密封胶是以液体聚硫橡胶聚硫密封胶是以液体
2、聚硫橡胶(HS-(C(HS-(C2 2H H4 4)-O-CH)-O-CH2 2-O-C-O-C2 2H H4 4-S-S)n-C-S-S)n-C2 2H H4 4-O-CH-O-CH2 2-O-C-O-C2 2H H4 4-SH)-SH)为主剂，配合增塑剂，补强剂、硫化剂等制成的高档的密封材料。由于液体聚硫橡胶高为主剂，配合增塑剂，补强剂、硫化剂等制成的高档的密封材料。由于液体聚硫橡胶高分子主链上含有分子主链上含有“S”“S”原子，形成原子，形成-C-S-C-S、-S-S-S-S-链而且是饱和的，因而制成的聚硫密封胶链而且是饱和的，因而制成的聚硫密封胶具有优异的耐油、耐溶剂、耐老化、耐酸碱的
3、特性，且耐热、耐水、透气率低、弹性好、具有优异的耐油、耐溶剂、耐老化、耐酸碱的特性，且耐热、耐水、透气率低、弹性好、对金属和非金属都有较高的粘结力。主要用于中空玻璃的密封、高层建筑屋顶板缝的密对金属和非金属都有较高的粘结力。主要用于中空玻璃的密封、高层建筑屋顶板缝的密封防水以及地铁、隧道、污水处理厂、机场跑道、大型水利工程伸缩缝的密封防水等。封防水以及地铁、隧道、污水处理厂、机场跑道、大型水利工程伸缩缝的密封防水等。因此，有着广阔的应用前景。因此，有着广阔的应用前景。聚硫橡胶是在聚硫橡胶是在 19291929 年由美国聚硫橡胶年由美国聚硫橡胶(Thiokol)(Thiokol)公司开发成功的，
4、呈固体状态。直到公司开发成功的，呈固体状态。直到19431943 年改进了合成工艺，制成了带有硫醇端基的液体聚硫橡胶，才有了较快的发展。年改进了合成工艺，制成了带有硫醇端基的液体聚硫橡胶，才有了较快的发展。由于这种聚合物与各种过氧物、氧化物反应可在室温下固化形成弹性体，因而扩大了它由于这种聚合物与各种过氧物、氧化物反应可在室温下固化形成弹性体，因而扩大了它的使用范围。的使用范围。国外国外 2020 世纪世纪 6060 年代聚硫密封胶在汽车、造船、石油化工和建筑工程的密封防水等方年代聚硫密封胶在汽车、造船、石油化工和建筑工程的密封防水等方面都获得了广泛的应用。在我国聚硫橡胶的研究工作起步较晚，直
5、到面都获得了广泛的应用。在我国聚硫橡胶的研究工作起步较晚，直到 19581958 年锦西化工年锦西化工研究院成立后才算步入正轨。研究院成立后才算步入正轨。2020 世纪世纪 7070 年代末年代末 8080 年代初随着高层建筑的发展，伴随年代初随着高层建筑的发展，伴随着铝门窗的兴起才促进了聚硫密封胶在建筑密封防水工程上的应用。着铝门窗的兴起才促进了聚硫密封胶在建筑密封防水工程上的应用。目前世界液体聚硫橡胶的产量，美国目前世界液体聚硫橡胶的产量，美国 2 2 万吨年，德国万吨年，德国 80008000 吨年，日本吨年，日本 50005000 吨吨年，俄罗斯年，俄罗斯 35003500 吨年，西欧
6、约吨年，西欧约 20002000 吨年。我国仅锦西化工研究院吨年。我国仅锦西化工研究院 500500 吨年规模吨年规模的装置，不能满足市场的需求，目前我国大部分从日本东丽公司进口，年进口量的装置，不能满足市场的需求，目前我国大部分从日本东丽公司进口，年进口量1500180015001800 吨；我国聚硫密封胶的产量已达吨；我国聚硫密封胶的产量已达 80008000 吨以上。吨以上。 二、聚硫密封胶的组成及制备方法二、聚硫密封胶的组成及制备方法聚硫密封胶以液体聚硫橡胶为主剂，配以适量增塑剂、增粘剂、填料、补强剂、偶联聚硫密封胶以液体聚硫橡胶为主剂，配以适量增塑剂、增粘剂、填料、补强剂、偶联剂、固
7、化剂、促进剂等混合研细而成。剂、固化剂、促进剂等混合研细而成。1 1、生产设备：三辊研磨机是制备聚硫密封胶常用的主要设备，所生产的胶质量细腻，、生产设备：三辊研磨机是制备聚硫密封胶常用的主要设备，所生产的胶质量细腻，均匀无颗粒状物。均匀无颗粒状物。 2 2、配方组成、配方组成常用的聚硫密封胶一般是双组份的，即常用的聚硫密封胶一般是双组份的，即 A A 组份为组份为( (基胶或基膏基胶或基膏) )、B B 组份组份( (固化剂固化剂) )，分，分别包装，用时再混合，产品易于保存，质量好，固化速度可以调控。别包装，用时再混合，产品易于保存，质量好，固化速度可以调控。(1)(1)液体聚硫橡胶：是制造
8、聚硫密封胶的主要原料，由于其分子量的大小不同，交联液体聚硫橡胶：是制造聚硫密封胶的主要原料，由于其分子量的大小不同，交联剂的含量不同，有多种牌号供选择，各国的型号也不统一，但可以找出类似的产品剂的含量不同，有多种牌号供选择，各国的型号也不统一，但可以找出类似的产品( (详详见表见表 1 1、表、表 2 2、表、表 3)3)。美国、日本以。美国、日本以 LPLP 表示，德国以表示，德国以 G G 表示，中国以儿表示，中国以儿 Y Y 表示。表示。(2)(2)增塑剂：可增加产品塑性和柔软性，改善低温性能，降低产品的粘度，可加入较增塑剂：可增加产品塑性和柔软性，改善低温性能，降低产品的粘度，可加入较
9、多的填料及补强剂，提高产品的物理力学性能，并降低成本。但增塑剂过量，会降低密多的填料及补强剂，提高产品的物理力学性能，并降低成本。但增塑剂过量，会降低密封胶的粘结强度，切要牢记增塑剂与液体聚硫橡胶的相容性是非常重要的。如果相容性封胶的粘结强度，切要牢记增塑剂与液体聚硫橡胶的相容性是非常重要的。如果相容性不好会影响产品质量。不好会影响产品质量。常用的增塑剂：邻苯二甲酸二丁酯类、氯化联苯、氯化石蜡、邻苯二甲酸丁苄酯、烷常用的增塑剂：邻苯二甲酸二丁酯类、氯化联苯、氯化石蜡、邻苯二甲酸丁苄酯、烷基苯类化合物等，这些增塑剂可以单独使用，也可以混合使作，如果采用二种以上的增基苯类化合物等，这些增塑剂可以单
10、独使用，也可以混合使作，如果采用二种以上的增塑剂混用，有时效果可更好些。塑剂混用，有时效果可更好些。(3)(3)填料及补强剂：使用填料的主要目的是增强聚硫密封胶的物理力学性能，调整粘填料及补强剂：使用填料的主要目的是增强聚硫密封胶的物理力学性能，调整粘度，控制触变性，降低成本，补强填料可以提高密封胶的抗张强度和伸长率。填料粒子度，控制触变性，降低成本，补强填料可以提高密封胶的抗张强度和伸长率。填料粒子直径的大小及其性质对密封胶的性能也起着重要的作用。直径的大小及其性质对密封胶的性能也起着重要的作用。补强填料有炉法炭黑、热裂解炭黑、金红石型钛白粉、二氧化硅、轻质碳酸钙、氧化补强填料有炉法炭黑、热
11、裂解炭黑、金红石型钛白粉、二氧化硅、轻质碳酸钙、氧化锌等。炭黑类多放在锌等。炭黑类多放在 B B 组份上，这样可制成色差明显的双组份密封胶。非补强性填料有组份上，这样可制成色差明显的双组份密封胶。非补强性填料有重质碳酸钙、煅烧陶土、云母粉、水泥等。重质碳酸钙、煅烧陶土、云母粉、水泥等。气相法或沉淀白炭黑、硬酯酸等可改善密封胶触变性。气相法或沉淀白炭黑、硬酯酸等可改善密封胶触变性。(4)(4)增粘剂增粘剂( (或称粘结增强剂或称粘结增强剂) )聚硫密封胶本身对各种材料都有一定的粘附力，但不是太好。为了提高弹性密封胶聚硫密封胶本身对各种材料都有一定的粘附力，但不是太好。为了提高弹性密封胶的粘着性，
12、需加入增粘剂。常用的有酚醛树酯、双酚的粘着性，需加入增粘剂。常用的有酚醛树酯、双酚 A A 型环氧树脂、硅烷类，因为这些型环氧树脂、硅烷类，因为这些化合物都能在聚合物的硫醇官能团和待密封的基质间产生化学键。长期处于露天的环境化合物都能在聚合物的硫醇官能团和待密封的基质间产生化学键。长期处于露天的环境下，这些化学键要比纯机械粘合有效的多。下，这些化学键要比纯机械粘合有效的多。(5)(5)硫化促进剂硫化促进剂为了缩短硫化时间，可加入一些含硫有机氨化合物、乙烯多胺类化合物、二苯胍、四为了缩短硫化时间，可加入一些含硫有机氨化合物、乙烯多胺类化合物、二苯胍、四甲基秋兰姆硫化物、二硫化苯并噻唑等。甲基秋兰
13、姆硫化物、二硫化苯并噻唑等。(6)(6)硫化延迟剂硫化延迟剂为了适应施工工艺的要求，延长操作时间，满足不同用户的需要，常需要控制一定的为了适应施工工艺的要求，延长操作时间，满足不同用户的需要，常需要控制一定的固化速度，固化过快也会影响粘结强度。众所周知，聚硫密封胶固化时对固化速度，固化过快也会影响粘结强度。众所周知，聚硫密封胶固化时对 PHPH 值是很敏值是很敏感的，在感的，在 PHPH 值呈酸性时固化慢，呈中、碱性时固化速度加快，常用的有硬脂酸、油酸、值呈酸性时固化慢，呈中、碱性时固化速度加快，常用的有硬脂酸、油酸、硬脂酸铅、硬脂酸锌、苯酸酐等。硬脂酸钠呈碱性，可以促进固化，可作为活化剂。硬
14、脂酸铅、硬脂酸锌、苯酸酐等。硬脂酸钠呈碱性，可以促进固化，可作为活化剂。(7)(7)偶联剂：偶联剂：因为聚硫密封胶是配方化学，产品是一种有机无机物质的混合物，为了提高界面的因为聚硫密封胶是配方化学，产品是一种有机无机物质的混合物，为了提高界面的粘结，常用少量有机硅烷偶联剂，这类化合物同时含用碳官能基和可水解烷氧基团的硅粘结，常用少量有机硅烷偶联剂，这类化合物同时含用碳官能基和可水解烷氧基团的硅烷。烷。烷氧基团水解后生成烷氧基团水解后生成-SiOH-SiOH，可与玻璃、，可与玻璃、SiOSiO，、金属及其氧化物的表面产生化学的、，、金属及其氧化物的表面产生化学的、物理的结合；而碳官能基团则可与有
15、机树脂、橡胶等有机材料生成化学键。因此，可以物理的结合；而碳官能基团则可与有机树脂、橡胶等有机材料生成化学键。因此，可以提高无机物和有机物的界面粘合从而提高产品的物理力学性能，用量很少提高无机物和有机物的界面粘合从而提高产品的物理力学性能，用量很少( (千分之几或千分之几或百分之几百分之几) )而作用显著。目前，常用的有：而作用显著。目前，常用的有：KH550KH550、KH560KH560、KH570KH570、南大、南大-42-42 等。等。KH550KH550：( (美国联碳公司称美国联碳公司称 A-1100)A-1100)学名：氨丙基三乙氧基硅烷，由于它的学名：氨丙基三乙氧基硅烷，由于
16、它的-NH-NH，基可，基可以和环氧基等各种有机基团结合，和水又能互溶，使用方便，所以用途较大。以和环氧基等各种有机基团结合，和水又能互溶，使用方便，所以用途较大。KH560KH560：( (美国联碳公司称美国联碳公司称 A-187A-187：) )学名：环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，该偶联剂含学名：环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，该偶联剂含有环氧基团，可以和多种高分子结合，有时其增强效果优于有环氧基团，可以和多种高分子结合，有时其增强效果优于 NHNH，基偶联剂。，基偶联剂。Kt570Kt570：( (美国联碳公司称美国联碳公司称 A-174)A-174)学名：甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷，适用于无学名：甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷，适用于无机物填充的复合高分子材料，可提高机械、透光等性能，特别是能提高其湿态的性能。机物填充的复合高分子材料，可提高机械、透光等性能，特别是能提高其湿态的性能。(8)(8)固化剂：固化剂：许多有机、无机化合物都可用作聚硫胶的固化剂。如：无机氧化物：氧化锌、钙、许多有机、无机化合物都可用作聚硫胶的固化
