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《浙江大学》 2005年
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低模量有机硅密封材料的制备与性能研究

陈春荣  
【摘要】:低模量、高延伸率有机硅密封材料要求其具有高弹性、优良的粘附力以及在 低应力下的高伸长率的特点,能够满足高层建筑、大型混凝土设施接缝的特殊工 程,如大跨度形变位移伸缩接缝的嵌缝等的要求,有着广泛的应用前景。为获得 此类材料,采取的对策主要有:(1) 合成多种扩链剂,控制其反应活性,使其大 于体系交联的活性;(2) 选用低补强系数的填充剂,在满足强度要求的同时,提 高延伸率;(3) 选用二官能团为主的扩链剂,降低交联点;(4) 控制硫化程度, 并协调流变特性与触变性之间的关系。本文首先采用有机氯硅烷的酰胺化法,通 过直接法和间接法,合成了双(N-甲基乙酰氨基)二甲基硅烷(Bis (N-methylacetamido)dimethylsilane)扩链剂。采用FTIR、NMR等方法对扩链剂进 行了结构表征。结果表明,该扩链剂纯度较高且具有非常高的反应活性,适合作 为制备低模量高延伸率有机硅密封材料的扩链剂。 制备了一系列添加酰胺型扩链剂的有机硅密封材料。室温下硫化交联7天的 实验结果表明,密封胶硫化速率快,各种力学性能良好,断裂伸长率(1000%) 和100%定伸应力(0. 4 MPa)均达到了低模量高延伸率有机硅密封材料的要求。 鉴于酰胺型扩链剂的合成产率较低、成本较高,尝试添加酮肟型扩链剂来制 备具有高断裂伸长率和低模量的有机硅密封胶,以降低工业生产成本。然而酮肟 型扩链剂的加入,使得密封胶的硫化交联速率很慢,表干时间过长。我们认为, 采用添加不同改性剂、混合催化剂以及助催化剂的方法,提高密封胶的硫化交联 速率,也可制备出综合性能优异的低模量有机硅密封胶。 我们选择了含有极性基团的改性剂A、改性剂B和改性剂K三种改性剂来 考察改性剂用量对有机硅密封胶表干时间和力学性能影响。结果表明,三种改性 剂均能有效地提高密封胶的交联速率,缩短表干时间;其中,改性剂A效果最 为明显。同时随着改性剂用量的增加,也会引起密封胶模量的升高,断裂伸长率 的下降。改性剂的用量以0. 2-0. 4 phr较好。 研究还发现,采用混合催化剂也能够显著地提高密封胶的交联速率,缩短表 干时间,且对其力学性能不会产生显著影响。但是添加混合催化剂,会引起密封 胶体系粘度的增加,使密封胶的触变性降低,而且其用量过高还会引起密封胶交 浙江大学硕士学位论文 联过快,交联在搅拌釜中。 采用含有氨基的助催化剂,可以在对力学性能影响不大的情况下加速密封胶 的固化速率。但是添加量不能过高,否则易造成小分子量助催化剂向胶层表面迁 移。在加速表面交联的同时,不利于空气中水分透过胶层进一步参与交联,致使 胶层内部交联缓慢。一般助催化剂的添加量在0.2份左右为宜。 此外,我们还考察了扩链剂和交联剂用量对有机硅密封胶力学能影响。结果 表明,交联剂和扩链剂的总量过少,密封胶一般会交联在塑料筒中;总量过多, 又会出现密封胶不交联的情况。另外,在一定范围内,保持交联剂用量时,增加 扩链剂用量会使密封胶交联速率减慢,表干时间延长;保持扩链剂用量时,增加 交联剂用量会使密封胶的模量升高,断裂伸长率降低。 交联时间对密封胶性能影响研究结果表明,随着交联时间延长,断裂伸长率 下降,100%定伸应力和拉伸强度有所上升,约10天后几乎不再变化。采用添加 酮肪型扩链剂和改性剂A的密封胶,在室温下交联21天后其断裂伸长率仍在 800%以上,100%定伸应力低于0.4 MPa,仍然达到低模量高延伸率密封胶性能 要求。 关键词:有机硅密封胶低模量高延伸率扩链剂改性剂表干时间
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB42

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