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聚硫密封膠的配方組成及固化機(jī)理

早期的聚硫密封膠一般為多組分，以聚硫橡膠、增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑為基膠，用硫化劑與增塑劑配制成硫化組分，通常用硫化促進(jìn)劑或延遲劑制作第三組分，甚至還有第四組分著色劑等。隨著研究的不斷深入，出現(xiàn)了雙組分 ( 基膠和硫化劑 ) 、單組分 ( 含潛固化劑 ) 密封膠。單組分產(chǎn)品使用方便，但是其工藝復(fù)雜，質(zhì)量難以控制，并且硫化速度慢，物理機(jī)械性能也有局限，所以聚硫密封膠目前使用最多的是雙組分室溫固化型。這類密封膠配制時(shí)，將聚硫橡膠、增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、增粘劑、著色劑等加工成一個(gè)組分，將硫化劑和硫化調(diào)節(jié)劑加工成另外一個(gè)組分。兩個(gè)組分按特定比例混合均勻后，即可供工程上使用。經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)或幾天后，密封膠即可固化成橡膠狀彈性體，與基材粘結(jié)良好，并可隨著縫隙尺寸的變化而伸縮。

． 1 聚硫密封膠的組成
． 1 ． 1 聚硫橡膠雙組分聚硫密封膠的主要原料為液態(tài)聚硫橡膠。液態(tài)聚硫橡膠通常是通過(guò)二氯有機(jī)化合物與多硫化鈉通過(guò)縮合反應(yīng)形成高分子量的聚硫橡膠，然后通過(guò)硫氫化鈉等脫硫降解形成。一般反應(yīng)過(guò)程如下：
Cl — R — Cl  m Nα 2 S → ～～～～ (RS n ) m ～～～  2mNaCl

～～～ RSSR ～～～  NaSH Na 2 SO 3 → ～～～ RSH  ～～～ RSNa Na 2 S 2 O 3
現(xiàn)在市場(chǎng)上聚硫橡膠的分子量、粘度及第三官能度方面有所區(qū)別。第三官能度主要對(duì)橡膠交聯(lián)能力產(chǎn)生一定的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，橡膠分子量對(duì)密封膠拉伸強(qiáng)度和最大伸長(zhǎng)率的影響變化趨勢(shì) 。
可以看出，橡膠分子量的變化對(duì)密封膠的拉伸強(qiáng)度和最大伸長(zhǎng)率的影響趨勢(shì)如下：橡膠分子量較小，密封膠拉伸強(qiáng)度較大，最大伸長(zhǎng)率較小；橡膠分子量較大，密封膠的拉伸強(qiáng)度較小，最大伸長(zhǎng)率較大。形成這種情況的原因與橡膠的交聯(lián)性能有一定的關(guān)系：分子量小則交聯(lián)致密，拉伸強(qiáng)度較大而最大伸長(zhǎng)率較??；分子量大則交聯(lián)點(diǎn)減少，拉伸強(qiáng)度較小而最大伸長(zhǎng)率較大。根據(jù)產(chǎn)品用途和所需材料的性能要求，選用特定分子量的液態(tài)聚硫橡膠，可制成從高模量到低模量的一系列不同拉伸強(qiáng)度和最大伸長(zhǎng)率的密封膠，以滿足不同領(lǐng)域的需求。
． 1 ． 2 橡膠助劑
聚硫密封膠所使用的橡膠助劑包括：增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、增粘劑、紫外線吸收劑等，根據(jù)用途還可以添加阻燃劑、著色劑等。
． 1 ． 2 ． 1 增塑劑

增塑劑的主要作用是增加密封膠的柔軟性、耐低溫性能。有報(bào)道指出增塑劑對(duì)密封膠的耐老化性能也有重要的影響。雙組分聚硫密封膠在研制過(guò)程中添加適當(dāng)?shù)脑鏊軇┮赃_(dá)到良好的延伸性，對(duì)密封膠的耐低溫性能也有一定的影響。常用于聚硫密封膠的增塑劑有二甲基硅油、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、五氯聯(lián)苯、氯化石蠟等。

． 1 ． 2 ． 2 增粘劑
聚硫密封膠由聚硫橡膠構(gòu)成，橡膠分子中不含極性活性基團(tuán)，對(duì)砂漿混凝土基材粘附力較低，閃此會(huì)使應(yīng)用受到影響。為了增加密封膠對(duì)基層的粘附性能，在配方中需增加，一定量的增粘樹(shù)脂、硅烷偶聯(lián)劑及鈦酸酯偶聯(lián)劑。常用的增粘樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂和聚醋酸乙烯樹(shù)脂等，添加量相當(dāng)于橡膠量的 5 ％～ 15 ％左右。用量過(guò)大或者過(guò)小容易影響整體的粘結(jié)性能及延伸性能。硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑具有雙向粘結(jié)性，以硅烷偶聯(lián)劑為例，其通用分子結(jié)構(gòu)為： R — Si — (OH) 3 (R ：有機(jī)基團(tuán)，通常由環(huán)氧基、氨基、雙鍵等組成 ) 。    分子中有機(jī)基團(tuán)與非極性材料反應(yīng)，羥基與極性材料形成分子間氫鍵及分子間力。因此，偶聯(lián)劑的應(yīng)用有利于增加密封膠在光潔的玻璃、石材上的粘附力。
． 1 ． 3 填料
不同的填料對(duì)密封膠的性能有不同的影響。通常來(lái)說(shuō)，填料按性能可分為惰性填料及補(bǔ)強(qiáng)填料，惰性填料對(duì)密封膠拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率不具有明顯的影響，如石英粉、碳酸鈣等；補(bǔ)強(qiáng)填料對(duì)密封膠的拉伸強(qiáng)度和最大伸長(zhǎng)率具有明顯的影響，如炭黑、白炭黑等?？紤]到聚硫密封膠的拉伸性能及耐疲勞性能，可以適當(dāng)添加一些補(bǔ)強(qiáng)填料，如表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性的白炭黑或炭黑；惰性填料可選擇石英粉、碳酸鈣粉末等。

． 2 雙組分聚硫密封膠的固化機(jī)理
雙組分聚硫密封膠以液態(tài)聚硫橡膠為主要粘結(jié)材料。聚硫橡膠具有較活潑的端硫醇基 ( — SH) ，在常溫條件下可以和金庸化合物、金屬過(guò)氧化物、無(wú)機(jī)氧化物、有機(jī)過(guò)氧化物等材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)交聯(lián)后形成高分子量的彈性體。其反應(yīng)過(guò)程如下：
— R — SH MO 2 → ～～～ R — SS — R ～～～  MO H 2 O
(M 為 Mn 、 Zn 、 Pb 等 )
目前，過(guò)氧化鋅、活性二氧化錳、二氧化鉛是雙組分聚疏密封膠的常用固化劑。過(guò)氧化鋅和過(guò)氧化鉛為白色粉末狀顆粒，活性二氧化錳為棕黑色粉末，通常由高錳酸鉀和硫酸錳反應(yīng)制得。提出單組分聚硫密封膠是由固化劑在濕氣中先分解出活性氧原子 [O] ，然后這種氧原子與聚硫橡膠發(fā)生反應(yīng)。
根據(jù)產(chǎn)品使用特性，需調(diào)節(jié)反應(yīng)速度以滿足實(shí)際工程需要，因此可以適當(dāng)添加少量促進(jìn)劑或阻滯劑來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)速度以滿足相關(guān)技術(shù)要求。促進(jìn)劑一般可以使用秋蘭姆類、胍類產(chǎn)品，阻滯劑可以使用硬脂酸、硬脂酸鹽、月桂酸類產(chǎn)品。