聚硫密封胶及特性及其应用技术.doc

聚硫密封胶的特性及其应用技术一、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45万吨左右，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。聚硫密封胶是以液体聚硫橡胶(HS-(C2H4)-O-CH2-O-C2H4-S-S)n-C2H4-O-CH2-O-C2H4-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分子主链上含有“S”原子，形成-C-S、-S-S-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。聚硫橡胶是在1929年由美国聚硫橡胶(Thiokol)公司开发成功的，呈固体状态。直到1943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，因而扩大了它的使用范围。国外20世纪60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，直到1958年锦西化工研究院成立后才算步入正轨。20世纪70年代末80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。 目前世界液体聚硫橡胶的产量，美国2万吨年，德国8000吨年，日本5000吨年，俄罗斯3500吨年，西欧约2000吨年。我国仅锦西化工研究院500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15001800吨；我国聚硫密封胶的产量已达8000吨以上。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、偶联剂、固化剂、促进剂等混合研细而成。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，均匀无颗粒状物。2、配方组成常用的聚硫密封胶一般是双组份的，即A组份为(基胶或基膏)、B组份(固化剂)，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。(1)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(详见表1、表2、表3)。美国、日本以LP表示，德国以G表示，中国以儿Y表示。 (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塑剂混用，有时效果可更好些。 (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。 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、氧化锌等。炭黑类多放在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。 (4)增粘剂(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的粘着性，需加入增粘剂。常用的有酚醛树酯、双酚A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下，这些化学键要比纯机械粘合有效的多。 (5)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、四甲基秋兰姆硫化物、二硫化苯并噻唑等。 (6)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PH值是很敏感的，在PH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。 (7)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。 烷氧基团水解后生成-SiOH，可与玻璃、SiO，、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(千分之几或百分之几)而作用显著。目前，常用的有：KH550、KH560、KH570、南大-42等。 KH550：(美国联碳公司称A-1100)学名：氨丙基三乙氧基硅烷，由于它的-NH，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。 KH560：(美国联碳公司称A-187：)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NH，基偶联剂。 Kt570：(美国联碳公司称A-174)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。 (8)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、钴、钡、铁等； 无机过氧化物：过氧化锌、钾、铅、锰、铁、镁、锡等。 无机氧化剂：铬酸钠、钾、重铬酸钠、钾氨等； 有机过氧化物：过氧化苯甲酰、过氧二异丙苯、过氧化甲乙酮等。 如何选择，这取决于所制造密封胶的颜色、固化条件、产品的组份及用途等。如果希望制成浅色的密封胶，就必须使用过氧化锌、钙或有机过氧化物做固化剂。国内大多数生产厂家都是用MrlO，做固化剂(只能制黑色、灰色产品)，固化后密封胶的物理化学性能较好，又无毒，用途广泛，大型水利工程、城市给排水工程、污水处理厂等都可以使用。 三、聚硫密封胶的主要特性 由于液体聚硫高分子主链上含有-s-s-键，而且是饱和状态的，所以制成的密封胶具有独特性能：耐油、耐水、耐溶剂、耐大气老化、耐辐射，低温柔曲性好，气密性优良。可用于建筑工程、大型水库、引水工程、污水处理、道路、桥梁、门窗等接缝、沉降缝的密封处理。 l、粘结性：聚硫密封胶对水泥、钢铁、玻璃、木材、天然石材等都有较好的粘结性。一般建筑及水利工程上宜使用低模量、高伸长的聚硫密封胶，其粘结强度02Mpa，伸长率300。 2、耐水性：聚硫密封胶对海水、自来水、蒸馏水的作用是稳定的，相比之下对海水(含盐)的重量变化最小。 3、耐酸、碱性能：聚硫密封胶不耐浓酸、碱。但对稀的无机酸、碱及各种盐类还是稳定的。 4、耐热老化性能：聚硫密封胶热老化性能很好，可长期在一40120的条件下工作。我公司生产的PSJL-868型聚硫密封胶在河南分析测试中心进行了热氧老化试验研究。由公式推断其热氧老化寿命如下： 同时根据中国中央气象台提供的最近10年的六大城市的年平均温度，就可以推测出六大城市的热氧老化寿命(见表5) 上述数据是推算来的，与实际寿命有关，但不会相同。上述数据与文献报导是相吻合的。 5、耐辐射性能良好：聚硫密封胶耐r_射线的性能非常好。 6、无毒性：虽然液体聚硫密封胶有点硫磺的嗅臭味，但固化后逐渐被填料所吸附。我公司生产的PSJL-8 68型聚硫密封胶经中国预防医学科学院环境与卫生工程研究所测试其L,D5020gkg。根据国家毒性分级标准属无毒级。如北京最大的水源九厂等的贮水池都是用聚硫胶密封的。 7、气密性好：聚硫密封胶不但有良好的弹性，而且它的气密性在弹性密封胶中也是最好的。目前已知各种胶中仅次于热熔性的丁基胶。（见表6） 四、聚硫密封胶的应用范围 虽然聚硫密封胶的价格较贵，应用受到一定的限制，但是由于它有各种优良的物理化学性能，所以在各种大型工程上均得到广泛应用。 1、建筑业：大型建筑屋顶的密封。如三峡左岸发电厂房屋顶、毛主席纪念堂的屋顶、天安门的屋顶。 2、水利工程：山西引黄入晋工程，三峡永久船闸的伸缩缝，广东的东深引水工程。 3、机场道路：北京西郊机场的翻修工程，郑州机场，张家口机场的部分工程。 4、污水处理厂：据不完全统计国内80的污水处理厂伸缩缝都是采用聚硫密封胶密封的。 5、地铁及隧道工程：北京地铁安定门车站的防水工程、天安门东站的顶板都是用聚硫密封胶密封的。 6、航天航空业：飞机油箱、座舱的密封(军工产品)。 7、汽车工业：汽车门的防震密封。 8、石油化工：汽、煤、柴各种燃油的贮油罐的防腐密封。化工产品贮槽的密封，如焦作化电集团聚合氯化铝车间的结晶贮池就是我公司密封胶，长期处在80左右和酸性环境中使用，至今已有半年以上未发现有任何渗漏现象。 9、电子电器工业：如冰箱、冰柜的玻璃门。 五、施工工艺及注意事项 由于聚硫密封胶都是双组份膏状物，随用随时混合，这给施工带来一定的不便，但只要记住两句话、8个字就可以了，即“界面清洁、混胶均匀”。 1、界面清洁：不能有水、油污、灰尘等。雨天不能施工，气温在5以下不宜施工。 2、混胶均匀：这是非常重要的，不能有色差，如果混合不均匀，就会固化慢或者长时间不固化，或失去粘合力，从而影响工程质量。 3、固化速度调控：因为固化速度受气候条件的影响，最好事先做些小试验。如果固化过快(如l小时以内)可适量减少B组份用量；固化过慢，可适当增加B组份用量。 4、为提高工程质量，在被粘结的介面上，事先刷上一层专用的基层处理剂，待其干后再嵌填密封胶。 5、密封胶对被粘结的介质不同会产生不同的粘结效果；尤其是对天然石料。所以必要时定货前可先把被粘结的材料送到密封胶的生产厂家进行试验，这就避免给工程