常見單組分反應(yīng)性彈性密封膠的固化機(jī)理及優(yōu)缺點(diǎn)

目前，市面上常見的單組分反應(yīng)型彈性密封膠種類較多，主要以硅酮類和聚氨酯類密封膠產(chǎn)品為主體，不同類型彈性密封膠的自身活性官能團(tuán)和固化后主鏈結(jié)構(gòu)的差異性導(dǎo)致其適用的部位和領(lǐng)域都存在或多或少的局限性。這里通過介紹幾款常見的單組分反應(yīng)型彈性密封膠的固化機(jī)理，并對(duì)比不同類型彈性密封膠的優(yōu)缺點(diǎn)，從而加深認(rèn)識(shí)與了解，進(jìn)而在實(shí)際應(yīng)用中做出合適的選擇。

1、常見單組分反應(yīng)型彈性密封膠固化機(jī)理

常見的單組分反應(yīng)型彈性密封膠主要包括：硅酮類（SR）、聚氨酯類（PU）、端硅烷基改性聚氨酯類（SPU）、端硅烷基聚醚類（MS），預(yù)聚物的活性官能團(tuán)差異性，固化反應(yīng)機(jī)理不同。

1.1  硅酮類彈性密封膠固化機(jī)理

圖 1  硅酮密封膠的固化機(jī)理

硅酮密封膠使用時(shí)預(yù)聚體與空氣中的微量水分反應(yīng)后，在催化劑作用下固化或硫化的，副產(chǎn)物為小分子物質(zhì)，其機(jī)理如圖1所示。按照固化時(shí)釋放的小分子物質(zhì)不同，硅酮膠還可以分為脫酸型、脫酮肟型、脫醇型，這幾種類型的硅酮膠的優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)于表1中。

表1. 幾類硅酮膠的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

1.2  聚氨酯類彈性密封膠固化機(jī)理

單組分聚氨酯類密封膠（PU）是分子主鏈上含有重復(fù)氨基甲酸酯鏈段（-NHCOO-）的一類聚合物。其固化機(jī)理是異氰酸酯與水作用形成不穩(wěn)定的中間體氨基甲酸酯，然后快速分解生成CO2和胺，然后胺再與體系中過量的異氰酸酯反應(yīng)，最后形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彈性體，其固化反應(yīng)式如下：

圖 2. 聚氨酯密封膠的固化反應(yīng)機(jī)理

1..3  硅烷改性聚氨酯類密封膠固化機(jī)理

圖 3. 硅烷改性聚氨酯密封膠的固化反應(yīng)機(jī)理

針對(duì)聚氨酯密封膠的一些缺點(diǎn)，近來將聚氨酯通過硅烷改性制備膠粘劑，形成主鏈為聚氨酯結(jié)構(gòu)，端基為烷氧基硅烷的一類新的密封膠粘劑，稱為硅烷改性聚氨酯密封膠（SPU）。這類密封膠的固化反應(yīng)與硅酮類似，即烷氧基與濕氣反應(yīng)進(jìn)行水解和縮聚，形成穩(wěn)定的Si-O-Si三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（如圖3），網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)點(diǎn)與交聯(lián)點(diǎn)之間為聚氨酯柔性鏈段結(jié)構(gòu)。

1.4  端硅烷基聚醚類密封膠固化機(jī)理

端硅烷基聚醚密封膠（MS）是基于硅烷改性的單組分彈性粘接膠。其綜合了聚氨酯和硅酮兩者的優(yōu)點(diǎn)，是新一代的粘接密封膠產(chǎn)品，不含PVC、硅油、異氰酸酯和溶劑。MS膠在室溫下與空氣中的濕氣作用，使鏈端具有 -Si(OR) 或 -SiR(OR)- 結(jié)構(gòu)的硅烷化聚合物發(fā)生鏈端水解而交聯(lián)成具有Si-O-Si網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的彈性體，達(dá)到密封和粘接的效果，其固化反應(yīng)過程如下：

圖 4. 端硅烷基聚醚型密封膠的固化機(jī)理

2、常見單組分反應(yīng)型彈性密封膠優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

2.1  硅酮類密封膠優(yōu)缺點(diǎn)

      ⑴硅酮密封膠具有的優(yōu)點(diǎn)：

      ①耐候、耐氧、耐臭氧、耐紫外線性能優(yōu)異；②低溫柔韌性好。

      ⑵硅酮密封膠存在的不足：

      ①再裝飾性差且不可涂漆；①撕裂強(qiáng)度低；③耐油性不足；④不耐穿刺；⑤膠層易產(chǎn)生油狀滲析物污染混凝土、石材等疏松基材。

2.2  聚氨酯類密封膠優(yōu)缺點(diǎn)

      ⑴聚氨酯密封膠具有的優(yōu)點(diǎn)：

      ①對(duì)多種基材具有良好的粘接性；②具有優(yōu)良的低溫柔性；③彈性好，具有優(yōu)良的復(fù)原性，適用于動(dòng)態(tài)接縫；④機(jī)械強(qiáng)度大，優(yōu)良的耐磨性、耐油性及耐生物老化性能；⑤大多數(shù)單組分濕氣固化聚氨酯密封膠是無溶劑型的，對(duì)基材和環(huán)境無污染；⑥密封膠表面可涂漆，使用方便。

      ⑵聚氨酯密封膠存在的不足：

      ①在高溫高濕環(huán)境并以較快速度固化時(shí)，容易產(chǎn)生氣泡，影響密封膠性能；②對(duì)無孔基材（如玻璃、金屬等）的構(gòu)件進(jìn)行粘接密封時(shí)一般需施用底涂劑；③淺色配方易受紫外光老化，膠的貯存穩(wěn)定性受包裝及外界條件影響較大；④耐熱和耐老化性能略顯不足。

2.3  硅烷改性聚氨酯類密封膠優(yōu)缺點(diǎn)

      ⑴硅烷改性聚氨酯密封膠具有的優(yōu)點(diǎn)：

      ①固化不產(chǎn)生氣泡；②具有良好的柔韌性、耐水解性以及耐化學(xué)品穩(wěn)定性；③優(yōu)越的耐候性，耐熱，耐老化，產(chǎn)品儲(chǔ)存穩(wěn)定；④對(duì)基材適應(yīng)性廣，粘接時(shí)一般不需底涂膠；⑤表面可進(jìn)行涂漆。

      ⑵硅烷改性聚氨酯密封膠存在的不足：

      ①耐紫外性能不及硅酮膠；②耐撕裂性較聚氨酯膠稍差。

2.4  端硅烷基聚醚類密封膠優(yōu)缺點(diǎn)

      ⑴端硅烷基聚醚密封膠具有的優(yōu)點(diǎn)：

      ①對(duì)大多數(shù)基材具有優(yōu)良的粘接性能，可實(shí)現(xiàn)免底涂活化粘接；②耐熱和抗紫外老化性能比普通聚氨酯要好；③可在其表面著漆。

      ⑵端硅烷基聚醚密封膠存在的不足：

      ①耐候性不如硅酮膠，老化后表面出現(xiàn)裂紋；②與玻璃粘接性差。

3、總結(jié)

通過以上介紹，我們對(duì)常用的幾類單組分反應(yīng)性彈性密封膠的固化機(jī)理有了初步的認(rèn)識(shí)，通過對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)各產(chǎn)品的整體把握，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，可以根據(jù)粘接部位實(shí)際應(yīng)用條件對(duì)密封膠進(jìn)行針對(duì)性的選擇，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用部位的良好密封或粘接。