中空玻璃密封膠的發(fā)展

中空玻璃密封膠的發(fā)展

自1999年10月76日中華人民共和國施工部發(fā)布《中空玻璃》以來，中空玻璃在中國建筑、家具等市場的使用量有了很大的增加。特別是在國家大力推廣節(jié)能塑料門窗以來，中空玻璃在市場上的應用得到了廣泛應用。既然中空玻璃在市場上越來越被重視,那么對中空玻璃周邊密封膠條的質量以及性能要求也就越來越高。事實上中空玻璃密封膠的發(fā)展也經(jīng)歷了一個逐步完善的過程,從早期使用氯丁橡膠密封膠到后來使用的丁基橡膠密封膠,再到現(xiàn)在廣泛使用的聚硫橡膠密封膠和脫丙酮型室溫硫化硅橡膠結構密封膠(以下簡稱硅酮膠)。本文介紹的是硅酮結構密封膠和聚硫橡膠密封膠,這是目前市場上廣泛使用的兩種新型中空玻璃密封膠,用這兩種密封膠密封的中空玻璃不僅具有良好的節(jié)能、保溫、隔熱、隔音以及防震等性能,并且還具有極好的抗結霜結露以及防灰塵污染等效果,是一種有很好經(jīng)濟效益和社會效益的新技術產(chǎn)品。1中空玻璃用硅酮結構密封橡膠1.1硅酮膠的特性普通的硅橡膠就是指分子主鏈為—Si—O—無機結構,側基為有機基團(主要為甲基)的一類彈性體,這種彈性體按硫化機理可分為有機過氧化物引發(fā)自由基交聯(lián)型(熱硫化型)、縮聚反應型(室溫硫化型)及加成反應型。硅酮膠屬于第二種類型,即室溫硫化型。它是以羥基硅氧烷(最常用的是HO(Me2SiO)nH羥端基二甲基硅橡膠)為基礎聚合物,以三官能度的有機異丙烯氧基硅烷[如MeSi-(OCMe=CH2)3]為交聯(lián)劑,再添加其他一些助劑在室溫下經(jīng)過縮合反應而交聯(lián)固化而成。由于在反應過程中脫去了小分子丙酮,故又稱為脫丙酮型室溫硫化硅橡膠。硅酮膠的反應機理可用反應式示意如下:硅酮膠具有優(yōu)良的耐高、低溫、耐老化、耐紫外線,室溫下柔軟,較強的粘結性能以及優(yōu)越的吸震和防水性能,有比其他室溫硫化硅橡膠有更好的耐熱性。硅酮膠的這些特性使它成為一種很好的中空玻璃密封膠。目前廣泛使用的幾種硅酮結構膠的性能如表1。1.2密封膠和硅酮結構的制備1.2.1表2顯示了中空玻璃緊密封閉膠的硅酮膠配方1.2.2中空玻璃密封膠用硅酮膠制備方法(1)聚合物的制備在1600gMe2SiCl2水解物(內含HO(Me2SiO)mH20%,余為[(Me2SiO)m等]中加入0.2g50%的KOH(水溶液),在135℃及20kPa下反應20min,之后加0.28g85%的H3PO4中和KOH,并在180℃及0.28kPa下分離低沸點物,回收得到20%的(Me2SiO)m,同時得到粘度(20℃)為50.1Pa·s,平均摩爾質量為10.9萬g/mol的聚合物HO(Me2SiO)nH。(2)ch23+3et2nhclme的制備MeSi(OCMeCH2)主要由MeSiCl3與丙酮在HCl吸收劑存在下反應而得,反應式為:MeSiCl3+H3CCOCH3?→?Et3N→Et3ΝMeSi(OCCH2)3+3Et2N·HClMe具體制法:在2L的搪玻璃高壓釜中加入100g苯,250g(2.47mol)Et3N,232g(4.0mol)CH3COCH3,1.0g無水ZnCl2及120g(0.8mol)MeSiCl3,開動攪拌,慢慢升溫,保持100℃左右,反應16h。冷卻后在氮氣保護下濾去胺鹽(320g)。將濾液減壓分餾,并收集73℃/2.66kPa的餾分,得83g粗產(chǎn)品,然后加入8g活性炭,于50～60℃下除去HCl,4h后再蒸餾一次,所得產(chǎn)物即為MeSi(OCMeCH2)3。1.3硫化處理的要求由于液體硅橡膠基礎聚合物的粘度(≤104MPa·s)大大低于混煉型硅橡膠的基礎聚合物(生膠),因而與填料、交聯(lián)劑、催化劑及添加劑的混配可以使用捏合機,三輥機行星式攪拌混合器,單螺桿或雙螺桿混合擠出機等。但基于室溫硫化硅橡膠主要用作粘接劑及密封劑,而且是通過濕氣硫化的特性,因而對原料、混配工藝及環(huán)境條件有一些特殊要求。一般說,單組分室溫硫化硅橡膠應滿足以下要求:①膠料細膩,各組分分散均勻;②包裝容器密封性好,膠料貯存期長(超過半年),既不發(fā)生凝膠化,也無不硫化或硫化慢等;③作為密封膠使用的產(chǎn)品應有良好的觸變性,既有足夠的擠出速度,容易從封筒擠出施工,又不能從密封部位甚至是垂直部位流淌或下垂;④遇濕氣后消粘(觸干)快,硫化速度也較快;⑤硫化后的密封膠應有符合要求的模量。為了達到上述要求,在配制室溫硫化硅橡膠過程中必須嚴格控制所用原料的品質與含量,并且在干燥環(huán)境中混配,以防膠料接觸濕氣過早硫化。中空玻璃用硅酮膠密封膠的生產(chǎn)過程為:先將100份上述制品及29份白炭黑混成膠料A,再將50份HO(Me2SiO)nH,20份丁胺及29份白炭黑混成膠料B,然后將等量的A,B均勻混合,在20℃的空氣中硫化7d。1.4硅酮膠密封膠用硅酮膠作中空玻璃密封膠是中空玻璃生產(chǎn)上的一大突破,它與傳統(tǒng)的鋁條法中空玻璃相比,有以下優(yōu)點:(1)由于硅酮膠本身就有很強的粘結性能,所以使用硅酮膠作中空玻璃密封條不需要再涂底膠,直接升溫便可與玻璃很好地粘接在一起。(2)它有很好的耐熱性和耐候性,在很寬的溫度范圍內可以長期使用50年而不變質。(3)由于硅酮膠比較柔軟,四角不需彎角栓連接,自然成型,從而避免了角部漏氣的問題,所以有很好的密封性能。(4)由于它的柔軟,也使得這種密封膠具有良好的減振作用和隔音效果。但是由于硅酮膠的結構與性能上的缺點,使它作為中空玻璃密封膠時還存在一些不足:(1)強度不夠。由于其太柔軟,所以根本不能承受外界壓力,改善的方法就是在膠條中間夾一條鋁帶以增加其強度。(2)硅酮膠密封膠的氣體滲透系數(shù)較大(約為10～15g/m2·d·cm),這樣氣體容易通過密封膠層向中空玻璃中空層滲透擴散,時間一長,就會出現(xiàn)起霧現(xiàn)象,從而影響中空玻璃的使用壽命。改善的方法就是在中空玻璃的裝配過程中使用雙道密封操作,第一道先用丁基橡膠密封膠,外面再用一道硅酮膠密封膠。2回收顆粒的聚硫橡膠密封橡膠2.1聚硫橡膠的特性聚硫橡膠是指分子鏈上有硫原子的彈性體,屬于雜鏈極性橡膠。聚硫橡膠分液態(tài)、固態(tài)及膠乳3種,其中液態(tài)橡膠應用最廣,大約點總量的80%。液態(tài)聚硫橡膠的典型結構如下:聚硫橡膠的性能特點是具有優(yōu)秀的耐溶劑性能耐化學藥品。與采用特殊配合,在有適當?shù)淄織l件下,它對金屬、水泥及玻璃有很好的粘合性能,耐臭氧氧化及氧化性能好。另外,當它作為中空玻璃密封膠時還具有優(yōu)異的觸變性,耐候性以及與熱熔密封膠有很好的相容性。2.2聚硫橡膠的制備和組成2.2.1鄰苯二甲酸二丁酯配比對合成鈦白粉提出的影響A組分:液體聚硫橡膠(LP-32)100硬脂酸1鄰苯二甲酸二丁酯35酚醛樹脂5碳酸鈣25白炭黑2無水硅酸鋁30硫黃0.1鈦白粉10B組分:二氧化鉛7.5硬酯酸0.75鄰苯二甲酸二丁酯6.75配比為A∶B=100∶7.52.2.2配方的粗混、真空脫泡、膠料的提取這是雙組分室溫硫化型聚硫橡膠密封膠,它的制備方法為:先將組分A按上述配方中的配比用捏煉機粗混,然后移入行星式混合器進一步混合,去掉低沸物,經(jīng)真空脫泡得膠料A;再用同樣方法制得膠料B,然后按指定要求的比例(即A∶B=100∶7.5)將A,B混合均勻,在空氣中硫化就可得到。2.3聚硫橡膠密封膠的主要原材料和輔助材料的選擇2.3.1主材材料的選擇作中空玻璃密封膠用聚硫橡膠其主料可使用分子兩端為硫醇基的液體聚硫橡膠,其分子式為HS(RSS)nRSH。2.3.2增塑劑和工劑(1)固化劑可使用金屬氧化物,對于建筑用密封材料,在雙組分場合下常用氧化鉛,此外,也可使用鈣、錳等金屬過氧化物。(2)增塑劑可使用鄰苯二甲酸酯類或氯化石蠟等,但由于聚合物極性大,可供使用的增塑劑種類受到某種程度的限制。(3)其他配合劑:填料可使用碳酸鈣等,著色劑可使用鈦白粉。2.4該cm的特點手工作業(yè)中空玻璃生產(chǎn)線一般采用單道密封生產(chǎn),這里所用的密封膠通常就是雙組分聚硫橡膠,這是因為聚硫橡膠有以下優(yōu)點:(1)氣體滲透系數(shù)較小(7～8g/m2.d.cm)所以具有良好的氣密性、隔水性。(2)操作中不產(chǎn)生任何揮發(fā)性化合物,有益于員工健康和環(huán)境衛(wèi)生。(3)低粘性:施工工藝簡便,提高功效,降低成本。(4)適合各種氣候:能在-50℃至+100℃溫度范圍內保持其特性及-5℃至+45℃范圍內施工。但是,聚硫橡膠密封膠有一個缺點是與玻璃的粘接性能較差,使用壽命較短。改善的方法就是在雙組分聚硫橡膠密封膠中加入少量的不飽和聚酯(一般是每100質量份中添加0.3～10.0質量份)。另外加入少量不飽和聚酯以后其貯存穩(wěn)定性也得到了改善。3密封膠透氣性能除了各種原因引起的中空玻璃破裂外,在正常使用狀態(tài)下漏氣將是中空玻璃自然失效的一個關鍵問題,而影響中空玻璃密封漏氣的主要因素除了良好的工藝操作之外,最主要的應該是密封膠條的性能以及密封道數(shù)。中空玻璃的使用壽命,并不完全是由密封膠的抗老化性能決定的,透氣量也是一個非常重要的因素,這是因為中空玻璃在制作過程中,夾層空腔是經(jīng)過密封和除濕處理的,一旦透氣量達到一定程度,在較低溫度時,就會結霜結露,中空玻璃的使用性能也就失