建筑外墻保溫板接縫專用改性聚醚密封膠制備及特性研究

摘 要：為提升建筑外墻保溫板的使用壽命，制備裝配式建筑外墻保溫板接縫用改性聚醚密封膠，并通過試驗分析該密封膠性能。以封端硅烷偶聯劑和異腈酸酯基硅烷作為改性劑，聚醚元醇作為基料制備改性聚醚密封膠，應用在裝配式建筑外墻保溫板接縫中。依據標準測試該密封膠的表觀性能，研究養護時間、紫外光照對該密封膠的粘接強度影響，分析催化劑和填料用量對于該密封膠表觀性能與拉伸性能影響。試驗結果表明，該密封膠表觀性能符合標準，養護7 d后粘接性能基本穩定，催化劑用量20%，填料用料30%時表觀性與拉伸性能最好。

關鍵詞：建筑外墻；保溫板接縫；改性聚醚；密封膠；粘接強度

中圖分類號：TQ436+.6;TU57+8

文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2024）03-0045-04

Study on the preparation and properties of modified polyether sealant for the joint of external wall insulation board of prefabricated building

LIU Guanrong

（Shanghai Sibo Vocational and Technical College，Shanghai 201300，China

）

Abstract：To improve the service life of building exterior wall insulation panels，modified polyether sealant was prepared for the joints of prefabricated building exterior wall insulation panels，and the performance of the sealant was analyzed through experiments.A modified polyether sealant was prepared using terminated silane coupling agent and isocyanate based silane as modifiers，and polyether alcohol as the base material.It was applied to the joints of prefabricated building exterior wall insulation boards.Test the apparent performance of the sealant according to the standard，study the effects of curing time and ultraviolet light on the adhesive strength of the sealant，and analyze the effects of catalyst and filler dosage on the apparent performance and tensile performance of the sealant.The test results show that the apparent performance of the sealant meets the standards，and the bonding performance is basically stable after 7 days of curing.When the catalyst dosage is 20% and the filler material is 30%，the apparent and tensile properties are the best.

Key words：building exterior walls；joint of insulation board；modified polyether；sealant；bond strength

裝配式建筑是指將建筑的各個部分在工廠中預制好，然后再進行現場拼裝［1］。由于該建筑外部的保溫墻也是用裝配方式實現安裝，但是這種裝配式建造方式會導致保溫墻經過長時間使用之后出現較多裂縫，這些裂縫如果沒有得到妥善處理，將會導致保溫墻出現發潮、脫落的情況出現［5］。為改善這一問題通常會使用密封膠涂覆在保溫層與外墻之間，發揮防潮和防水效果。針對密封膠制備的研究較多，張佳陽等學者提出使用納米SiO2改性苯丙硅酮，制備密封膠，應用在裝配式結構的保溫墻上［6］。如應用在軌道上的環氧瀝青填縫劑應用在保溫墻上［7］。聚醚密封膠不會釋放有害氣體，同時還能耐高溫、提高撕裂強度，在環保方面具有較大優勢。因此，考慮到聚醚密封膠這些優異特性，研究制備裝配式建筑外墻保溫板接縫用改性聚醚密封膠，同時通過試驗測試，分析改性聚醚密封膠的性能，為今后裝配式建筑外保溫墻的加固提供更多技術支持。

1 試驗材料與方法

1.1 原料與儀器設備

用于制備改性聚醚密封膠所使用的原材料：

聚醚元醇（工業級），

邯鄲市叢臺區鴻泰再

生資源回收有限公司;

異腈酸酯基硅烷（工業級），

湖北東曹化學

科技有限公司;

封端硅烷偶聯劑（工業級），

浙江沃興曼新材

料科技有限公司;

吸附劑（工業級），

山西鑫盛源環保

設備有限公司;

增塑劑（工業級），

河北祥豐偉業

化工有限公司;

納米碳酸鈣（工業級），

河南恒源鑫騰納米科技有限公司;

催化劑（工業級），

大連中科本立

科技有限公司。

制備改性聚醚密封膠所用儀器：

NVXJ-5行星式攪拌釜，

上海諾輝工程科技發展有限公司；

GRT-WS1卡爾費休水

分測定儀，

上東格睿電子科技有限公司；

HH-6恒溫水浴鍋，

東莞鴻合試驗機制造有限公司；

LX-A邵氏硬度計，

江蘇天惠試驗機械有限公司；

HH-W420恒溫箱，

常州金壇良友

儀器有限公司;

YK-3660萬能試驗機，

東莞市友科自動化設備有限公司。

1.2 改性聚醚密封膠制備

1.2.1 預聚體制備

（1）取潔凈三口燒瓶一只，將一定量［11］的聚醚元醇倒入三口瓶之中，向三口瓶之中通入氮氣，使得三口瓶之中的聚醚元醇出現鼓泡現象，之后直接使用酒精燈加熱三口瓶。將三口瓶中的聚醚元醇升溫至130 ℃后，控制三口瓶中的氣壓至-0.1 MPa，待聚醚元醇不再產生氣泡，可確定聚醚元醇完成減壓脫水；

（2）向已經完成脫水的聚醚元醇中繼續通入氮氣，對聚醚元醇進行保護，同時，使三口瓶繼續保持加熱狀態，不斷攪拌聚醚元醇，在此條件下向三口瓶中滴加封端硅烷偶聯劑和異腈酸酯基硅烷，待各個試劑反應一段時間后，停止攪拌。測試該混合物之中異腈酸酯基團的含量以及羥基基團的含量［12］；

（3）繼續通入氮氣保護混合溶劑，保持溫度不變，按照溶劑總質量的0.5%～2%向溶劑之中添加吸附劑，使用攪拌棒持續攪拌0.5 h，完成溶劑的減壓脫氣。然后對溶劑進行壓濾處理，得到處理后的濾液，獲得聚醚密封膠的預聚體，完成預聚體制備，并將預聚體密封保存備用。

1.2.2 改性聚醚密封膠制備

（1）取一個行星式攪拌釜，將增塑劑和填料（納米碳酸鈣）一同倒入行星式攪拌釜之中，傾倒完成后關閉行星式攪拌釜并且密封。密封釜自行攪拌，同時幫助攪拌釜升溫至120 ℃，保證攪拌釜中的各個材料實現高溫脫水。在攪拌釜之中反應數個小時，通過卡爾費休水分測定儀確定攪拌釜之中的容積水分含量，如果容積的含水量沒有超過79 mg/L，就可以停止攪拌獲得含水量符合標準的溶劑；

（2）將增塑劑與填料充分混合并完成脫水以后把預聚體及催化劑等其他助劑也添加至攪拌釜之中，密封攪拌釜并開始攪拌，攪拌30 min，保證各個試劑充分混合以后，從攪拌釜之中倒出已制備的膠體，并置于密封罐之中，完成改性聚醚密封膠的制備。

1.3 改性聚醚密封膠性能測試

1.3.1 表觀性能測試

（1）表干時間測試：

參考GB/T 13477.5—2002標準［13］。按照該標準裁出最接近裝配式墻體與保溫墻的材料試件，將已制備的改性聚醚密封膠涂覆在裝配式墻體與保溫墻材料之間，作為試驗樣品，在室溫環境中將試驗樣品靜置養護一段時間。經過一段時間后清潔手指，用指腹分別接觸試驗樣品表面位置，檢查接觸之后手指上不再出現密封膠殘料，重復多次操作，分別記錄時間與殘留情況，直到手指上不會出現密封膠殘留后停止試驗；

（2）固化速度測試：以GB/T 32369—2015為標準［14］，取一個固化杯，在室溫環境下將已制備的改性聚醚密封膠擠注在固化杯的杯壁上。在擠注過程中不可出現氣泡，避免對測試結果造成影響［15］。待固化杯被改性聚醚密封膠填滿后，使用刮刀將固化杯口處的改性聚醚密封膠刮平。靜置1 d后，從固化杯內部取出已經固化好的改性聚醚密封膠樣品，并隨機選擇其中3個點測量膠膜的厚度，計算測量值的平均數作為最終的厚度數值，完成固化速度測試；

（3）下垂度測試：以GB/T 13477.6—2017中的標準為依據，取已制備的改性聚醚密封膠，將其擠注到用于測量膠體下垂度的專用測試模具中［16］。使用刮刀將模具表面的膠體刮平［17］。將測試樣品放置在試驗室的55 ℃環境下靜置24 h。然后測量改性聚醚密封膠超出模具前端的最大距離，并記錄為密封膠的垂度值；

（4）擠出性能測試：依據GB/T 13477.3—2017開展測試，室溫環境下養護改性聚醚密封膠24 h，取一個聚乙烯筒作為試驗工具，將已制備的改性聚醚密封膠擠注至該聚乙烯筒之中，擠注過程確保沒有氣泡［18］。把聚乙烯筒安裝在200 kPa氣壓的膠槍之中，將膠槍中的密封膠打出，經過30 s打膠以后停止，稱量打出膠體質量，該質量與擠膠時間相除，獲得擠出量計算結果；

（5）邵氏硬度測試：

取一個PE材質的?？?，將本文制備的改性聚醚密封膠擠注至該?？蛑?，室溫環境中養護7 d，使用邵氏硬度計在無氣泡的位置測量該密封膠的邵氏硬度。

1.3.2 紫外老化性能測試

聚醚密封膠粘接在裝配式建筑外墻保溫板接縫處需要接觸自然環境，長時間接受陽光照射會受到紫外線照射產生光化學反應，導致密封膠的分子鏈出現降解及交聯，導致膠體出現老化。測試過程中取上一階段已養護的試驗樣品，使用紫外熒光老化的方式開展試驗，選擇2組同樣的試驗樣品，分別紫外老化7、14、21、28、35、42、49 d，測試2組樣品的粘接強度，并且計算平均值。

1.3.3 催化劑用量對密封膠性能影響

在改性聚醚密封膠的制備過程中，需要進行濕氣固化。受到催化劑的影響，將催化劑與基料混合時，可能會出現凝膠現象。同時，催化劑使用量的增加也會導致密封膠在儲存過程中黏度增大，從而影響密封膠的表觀性能。因此，選用10%、20%、30%、40%用量的催化劑，對比改性聚醚密封膠的表干時間、實干時間以及擠出性的變化情況。

1.3.4 填料用量對密封膠性能影響

以納米碳酸鈣為代表的填料會影響密封膠的物理性能，所以研究不同填料用量下，改性聚醚密封膠的斷裂伸長率與拉伸強度變化情況，填料的用量分別為0%、10%、20%、30%、40%。測試過程中參考GB/ 528—2009標準中的相關規定，將不同填料含量的密封膠注入PE?？蛑?，養護7 d之后使用萬能試驗機按照550 mm/min的速率拉伸各個試驗樣品，測試在室溫試驗環境下，已制備的改性聚醚密封膠的斷裂伸長率與拉伸強度。

2 結果與分析

2.1 表觀性能測試結果

經過測試獲得制備的改性聚醚密封膠的各項表觀性能，測試結果與限定標準如表1所示。

由表1可知，已制備的改性聚醚密封膠的各項表觀性能符合國家標準中的相關規定，說明所制備的裝配式建筑外墻保溫板接縫用改性聚醚密封膠具有較為良好的密封膠性能。

2.2 紫外老化對粘接性能影響

使用紫外熒光老化處理后的改性聚醚密封膠粘接性能變化情況如圖1所示。

由圖1可知，經過紫外老化后，改性聚醚密封膠的粘接強度呈現出先升高后降低逐漸轉向穩定的趨勢。這種變化趨勢是由于改性后的密封膠中添加了硅烷偶聯劑，分子主鏈穩定有序，化學鍵的鍵能比紫外光鍵能更大。因此在紫外老化初期，密封膠之中的活性因子和薄弱鏈段之間發生較為劇烈的催化反應，降低活化因子的數量，出現較為迅速的粘接性能上升變化。但是養護后期這種催化反應的劇烈程度降低，受到紫外光老化影響，密封膠的粘接強度降低，分子主鏈逐漸穩定，粘接強度逐漸轉為穩定，能夠符合裝配式建設實際應用的需求。

2.3 催化劑用量對表觀性能影響

催化劑的用量對本文所制備改性聚醚乙烯表觀性能影響情況匯總于表2。

由表2可知，增加催化劑用量能夠改善密封膠表面的黏度，且催化劑用量增加，會縮短該密封膠的表干時間，擠出時間也會隨之減小，這種情況會導致該密封膠不利于儲存，密封膠會出現快速失效。按照標準，密封膠的表干時間不能低于50 min，擠出時間不能低于50 mL/min。因此，綜合表2數據可得出，在20%催化劑用量條件下制備改性聚醚密封膠表觀性能最佳。

2.4 填料用量對密封膠性能影響

調整填料的用量，測試不同填料用量下，制備的改性聚醚密封膠的拉伸性能，試驗結果如表3所示。

由表3可知，填料用量增加，制備的改性聚醚密封膠的拉伸強度與斷裂伸長率均呈現出明顯上升，這種情況主要是納米碳酸鈣自身的比表面積較大，會在膠體中呈現出均勻分布，同時提升膠體的屈服應力，一定程度提升所制備的改性聚醚密封膠的延展性。但是考慮到膠體的其他性能需求，確定填料的用量為30%，此時密封膠性能最佳。

3 結語

以聚醚元醇作為原料，封端硅烷偶聯劑和異腈酸酯基硅烷作為改性劑，制備應用在裝配式建筑外墻保溫板接縫處的改性聚醚密封膠。通過試驗測試該改性聚醚密封膠的表干時間、黏度、下垂度等表觀性能，同時檢驗紫外光下、不用養護時間以及填料等用料變化下，該密封膠的性能。經過研究發現，所制備的密封膠具有較為良好的表觀性能，耐紫外老化，在填料用量為30%、催化劑用量為20%時，該密封膠的各項性能最好。

【參考文獻】

［1］ 康杰分，沈春林，褚建軍，等.裝配式建筑用硅烷改性聚醚密封膠的開發及性能研究［J］.新型建筑材料，2022，49（8）：87-89.

［2］ 劉長健，劉洪麗，韓雪，等.埃洛石改性聚醚密封膠的制備及性能研究［J］.化工新型材料，2021，49（3）：252-255.

［3］ 軒莉，何東亮，余海洋，等.裝配式建筑保溫一體化預制外墻防水技術［J］.建筑結構，2022，52（S2）：1636-1639.

［4］ 韋代東，曾娟娟，許一，等.低模量水固化雙組分聚氨酯密封膠的制備和性能［J］.聚氨酯工業，2021，36（2）：28-31.

［5］ 張佳慶，柯艷國，黃玉彪，等.升溫模式對防火密封膠燃燒及理化性能的影響［J］.消防科學與技術，2023，42（1）：9-12.

［6］ 張佳陽，卜小環.納米SiO2/有機硅復合彈性體改性苯丙硅酮密封膠的制備［J］.合成樹脂及塑料，2022，39（6）：38-42.

［7］ ZHANG Y，ZHANG J，MIAO Y，et al.Study on the selection principles of building sealant in AAC external wall［J］.journal of physics：conference series，2021，1904（1）：12009-12015.

［8］ 郭良林，宋順平，李剛，等.旋轉控制頭密封膠芯性能三維有限元分析與結構優化［J］.潤滑與密封，2022，47（2）：129-136.

［9］ 蔡耀武，李瑤，陸瑜翀，等.空心玻璃微珠對硅烷改性聚醚密封膠性能的影響研究［J］.中國膠粘劑，2022，31（9）：36-41.

［10］ 張茗涵.建筑幕墻用阻燃型硅酮密封膠的熱性能［J］.合成樹脂及塑料，2022，39（1）：39-42.

［11］ 師麗.裝配式建筑用MS密封膠的制備與粘接性能分析研究［J］.粘接，2022，49（2）：30-33.

［12］ 鐘豪，何澤稀.裝配式建筑用硅烷改性聚醚膠的制備及性能分析［J］.粘接，2022，49（10）：22-26.

［13］ 王治，胡慧瑩，周祎，等.裝配式建筑用硅烷改性聚醚密封膠的研制及其性能影響因素［J］.新型建筑材料，2021，48（03）：112-114.

［14］ 譚平，袁德寶.裝配式建筑用硅烷改性聚醚膠的制備及可涂飾性能研究［J］.中國膠粘劑，2021，30（10）：39-44.

［15］ WANG Z，BAI E，REN B，et al.Effect of carbon fiber on the properties of polymer cement based building sealant［J］.Journal of Applied Polymer Science，2022.139（46）：49-60.

［16］ 萬煒濤，卜斌，陳田安.雙組分硅烷改性聚醚導熱密封膠的制備及研究［J］.有機硅材料，2023，37（6）：50-53.

［17］ 田倫，占華生，羅華明，等.單組分低模量硅烷改性聚醚密封膠的制備及性能研究［J］.中國建材，2023，（8）：132-135.

［18］ 楊永強，陳炳耀，全文高，等.一種改性硅烷聚醚密封膠的制備及性能研究［J］.山東化工，2023，52（13）：41-43.

收稿日期：2023-10-16；修回日期：2024-01-12

作者簡介：劉貫榮（1990-），女，碩士，講師，研究方向：BIM技術及裝配式建筑工程;E-mail：m15801933140@163.com。

引文格式：劉貫榮.

建筑外墻保溫板接縫專用

改性聚醚密封膠制備及特性研究［J］.粘接，2024，51（3）：45-48.