提要：以硅烷改性聚醚(STP-E)为基础聚合物、制备了一种单组份杂化STP-E弹性密封胶。研究了不同种类聚合物、催化剂、增塑剂对密封胶固化性能的影响。实验结果表明，选用GENIOSIL STP-E30为基础聚合物，PPG-400为增塑剂，DMP-30为催化剂能够获得最快的固化速度，特别是在低温低湿度条件下。
关键词：STP-E，表干时间，固化深度
1 前言
现代建筑构件的种类繁多，如混凝土、金属结构、花岗岩、大理石、玻璃等。这一类材料在使用过程中都会有一定程度的膨胀和收缩。因此，建筑密封胶被广泛的用于建筑接缝，来保护室内部构件免受室外环境的影响。传统的硅酮密封胶具有优异的耐候性和高位移能力，在玻璃幕墙领域应用广泛，但是在花岗岩、大理石等高敏感性的石材结构上，使用硅酮密封胶会对接缝边缘或条纹造成污染，极大的影响建筑结构的美观。
杂化STP-E密封胶是一种高性能环保型硅烷改性聚醚弹性密封胶。它对建筑混凝土和和石材等多孔性材料粘接性能好、无污染、位移能力强，耐候性能优异。可广泛应用于石材、钢结构等建筑构件的填缝、密封。密封胶的固化速度是影响密封胶的使用和施工的一个重要因素，特别是在低温低湿度条件下。密封胶快速固化技术的采用能够有效的提高建筑施工的效率。本文制备了一种高性能杂化STP-E弹性密封胶，研究了不同类型的聚合物、催化剂、增塑剂对密封胶固化速度的影响。
2实验部分
2.1主要原料
GENIOSIL STP-E30，GENIOSIL STP-E35，瓦克化学，工业级;聚醚二元醇(PPG-400、PPG -2000)，山东蓝星东大化工有限责任公司，工业级;DOP，中山联成化学工业有限公司，
工业级;DINCH，BASF，工业级;气相二氧化硅HDK18，瓦克化学，工业级;活性轻钙，湖北凯龙化工，工业级;活性重钙，佛山梅林化工，工业级;γ-氨丙基三甲氧基硅烷(A1110)，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(A1120)，迈图高新材料，工业级;二吗啉二乙基醚(DMDEE)，美国气体化学，工业级;DMP-30，美国气体化学，工业级，二月桂酸二丁基锡(T-12)，美国气体化学，工业级;TH-L(改性钛酸酯)，自制。
2.2仪器及设备
行星分散机XJB-5，佛山市金银河智能装备有限公司;高低温湿热试验箱NTH64-20A，广州威德玛环境仪器;游标卡尺，德国安度。
2.3杂化STP-E密封胶的制备
采用瓦克公司生产的硅烷封端聚醚GENIOSIL STP-E30和GENIOSIL STP-E35为基础聚合物，加入增塑剂混合均匀，通过行星分散机将气相纳米二氧化硅、活性轻钙和活性重钙分散于STP-E树脂和增塑剂中，120℃加热抽真空条件下脱水3h。冷却至50℃以下，并加入除水剂、增粘剂、催化剂，制备单组分杂化STP-E密封胶。
2.4 测试方法
表干时间、24h固化深度按照GB/T 13477-2002测试。
3结果与讨论
3.1聚合物种类对STP-E密封胶固化速率的影响
GENIOSIL STP-E30 和GENIOSIL STP-E35是一类以烷氧基硅烷封端的聚醚。二者有着不同的末端分子结构。GENIOSIL STP-E30为α结构的二甲氧基硅烷封端，GENIOSIL STP-E35为γ结构的三甲氧基硅烷封端[1]。表1列出了聚合物种类对密封胶固化速度的影响。
表1聚合物种类对密封胶固化速度的影响
注：增塑剂为DINCH、催化剂为T-12。
由表1可见，GENIOSIL STP-E30体系的密封胶表干时间和24h固化深度均优于GENIOSIL STP-E35体系。随着温度和湿度的降低，密封胶的表干时间变长，固化深度变小。在0℃、RH20%条件下，GENIOSIL STP-E35体系24h未表干。主要是因为低温条件下，具有γ硅烷封端结构的GENIOSIL STP-E35活性较低，同时空气中的水分含量过低，导致聚合物难以固化。但是具有α硅烷封端结构的GENIOSIL STP-E30在低温低湿度条件下表现出更高的反应活性。
3.2增塑剂种类对STP-E密封胶固化速率的影响
表2增塑剂种类对密封胶固化速度的影响
增塑剂种类 | 23℃、RH50% | 5℃、RH50% | 0℃、RH20% |
表干时间/min | 24h固化深度/mm | 表干时间/min | 24h固化深度/mm | 表干时间/min | 24h固化深度/mm |
DINCH | 20 | 2.7 | 70 | 1.34 | 240 | 0.54 |
DOP | 18 | 2.7 | 65 | 1.37 | 210 | 0.58 |
PPG-400 | 25 | 3.0 | 75 | 1.52 | 260 | 0.72 |
PPG-2000 | 22 | 2.9 | 70 | 1.48 | 240 | 0.65 |
注：聚合物为GENIOSIL STP-E30、催化剂为T-12。
STP-E密封胶是一种湿气固化型密封胶，密封胶的表干速度主要取决于聚合物的反应速度，而固化深度则与密封胶内部的水分扩散速度有关。从表2中可见，在同样的增塑剂用量情况下，加入PPG的配方比加入DOP和DINCH的配方的表干时间更长，24h固化深度更大。这样因为PPG具有大量的活性羟基，会消耗掉聚合物中的部分甲氧基，导致反应速度的下降，表干时间变长。但是相比DOP和DINCH，活性羟基的存在导致PPG具有更高的亲水性，加入PPG-400的配方的水分扩散速度最快，所以其固化深度xx[2]。添加DOP配方比添加DINCH具有更短的表干时间和更大的固化深度是由于DOP具有更低的酸值，碱性条件对聚合物的固化反应有催化作用。
3.3催化剂对杂化STP-E密封胶固化速率的影响
表3催化剂种类对密封胶固化速度的影响
催化剂种类 | 23℃、RH50% | 5℃、RH50% | 0℃、RH20% |
表干时间/min | 24h固化深度/mm | 表干时间/min | 24h固化深度/mm | 表干时间/min | 24h固化深度/mm |
T-12 | 20 | 2.7 | 70 | 1.34 | 240 | 0.54 |
TH-L | 12 | 2.8 | 45 | 1.52 | 140 | 1.03 |
DMDEE | 16 | 2.8 | 50 | 1.47 | 160 | 0.95 |
DMP-30 | 10 | 2.9 | 40 | 1.74 | 120 | 1.18 |
注：聚合物为GENIOSIL STP-E30、增塑剂为DINCH。
表3列出了添加不同种类的催化剂对密封胶的固化性能的影响。实验结果显示，在23℃、RH50%条件下，四种催化剂配方的固化深度相差不大。但是，在低温低湿度条件下，改性钛酸酯(TH-L)和叔氨类催化剂(DMP-30和DMDEE)表现出更强的催化活性[3]。主要原因是在23℃、RH50%条件下，密封胶的固化速度较快，影响密封胶固化速度的主要因素是水分的扩散速率，而在低温低湿度条件下，影响密封胶固化速度的主要因素为催化剂的催化活性，其中DMP-30的催化活性xx。
4结论
(1) 相比GENIOSIL STP-E35，具有α硅烷封端结构的GENIOSIL STP-E30在低温低湿度条件下表现出更高的反应活性。
(2) 在采用PPG作为增塑剂能够有效的提升密封胶的24h固化深度，其中PPG-400效果xx。采用DOP作为增塑剂能够获得比DINCH更快的固化速度。
(3) 在低温低湿度条件下，采用叔氨类催化剂DMP-30能够获得最快的固化速度。
参考文献
[1] 王洪宇，WolformDr.Schindle，韩颖娟，等.以α-硅烷封端聚醚为聚合物的湿固化弹性粘合剂[J]，建筑接缝与防水, 2010 ：(18)： 21-24
[2]张虎极，王翠花，赵瑞，单组分硅烷改性聚醚密封胶的研制[J]，粘接, 2011：(3)：25-27
[3]徐培林，张淑琴，聚氨酯材料手册[M].北京，化学工业出版社，2011
(大猫电商在此向撰写本文的广州集泰化工有限公司、华南理工大学材料科学与工程学院陈中华、李义博两位专家表示诚挚感谢和敬意!)