聚硫密封膠的配方組成及固化機理

早期的聚硫密封膠一般為多組分，以聚硫橡膠、增塑劑、補強劑為基膠，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。單組分產品使用方便，但是其工藝復雜，質量難以控制，并且硫化速度慢，物理機械性能也有局限，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，將聚硫橡膠、增塑劑、補強劑、增粘劑、著色劑等加工成一個組分，將硫化劑和硫化調節劑加工成另外一個組分。兩個組分按特定比例混合均勻后，即可供工程上使用。經過幾個小時或幾天后，密封膠即可固化成橡膠狀彈性體，與基材粘結良好，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聚硫橡膠。液態聚硫橡膠通常是通過二氯有機化合物與多硫化鈉通過縮合反應形成高分子量的聚硫橡膠，然后通過硫氫化鈉等脫硫降解形成。一般反應過程如下：
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
現在市場上聚硫橡膠的分子量、粘度及第三官能度方面有所區別。第三官能度主要對橡膠交聯能力產生一定的影響。根據實驗，橡膠分子量對密封膠拉伸強度和最大伸長率的影響變化趨勢 。
可以看出，橡膠分子量的變化對密封膠的拉伸強度和最大伸長率的影響趨勢如下：橡膠分子量較小，密封膠拉伸強度較大，最大伸長率較��；橡膠分子量較大，密封膠的拉伸強度較小，最大伸長率較大。形成這種情況的原因與橡膠的交聯性能有一定的關系：分子量小則交聯致密，拉伸強度較大而最大伸長率較��；分子量大則交聯點減少，拉伸強度較小而最大伸長率較大。根據產品用途和所需材料的性能要求，選用特定分子量的液態聚硫橡膠，可制成從高模量到低模量的一系列不同拉伸強度和最大伸長率的密封膠，以滿足不同領域的需求。
． 1 ． 2 橡膠助劑
聚硫密封膠所使用的橡膠助劑包括：增塑劑、補強劑、增粘劑、紫外線吸收劑等，根據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。有報道指出增塑劑對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程中添加適當的增塑劑以達到良好的延伸性，對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、五氯聯苯、氯化石蠟等。

． 1 ． 2 ． 2 增粘劑
聚硫密封膠由聚硫橡膠構成，橡膠分子中不含極性活性基團，對砂漿混凝土基材粘附力較低，閃此會使應用受到影響。為了增加密封膠對基層的粘附性能，在配方中需增加，一定量的增粘樹脂、硅烷偶聯劑及鈦酸酯偶聯劑。常用的增粘樹脂為環氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂和聚醋酸乙烯樹脂等，添加量相當于橡膠量的 5 ％～ 15 ％左右。用量過大或者過小容易影響整體的粘結性能及延伸性能。硅烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑具有雙向粘結性，以硅烷偶聯劑為例，其通用分子結構為： R — Si — (OH) 3 (R ：有機基團，通常由環氧基、氨基、雙鍵等組成 ) 。    分子中有機基團與非極性材料反應，羥基與極性材料形成分子間氫鍵及分子間力。因此，偶聯劑的應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
不同的填料對密封膠的性能有不同的影響。通常來說，填料按性能可分為惰性填料及補強填料，惰性填料對密封膠拉伸強度和伸長率不具有明顯的影響，如石英粉、碳酸鈣等；補強填料對密封膠的拉伸強度和最大伸長率具有明顯的影響，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，可以適當添加一些補強填料，如表面經硅烷偶聯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理
雙組分聚硫密封膠以液態聚硫橡膠為主要粘結材料。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、金屬過氧化物、無機氧化物、有機過氧化物等材料發生化學反應，經交聯后形成高分子量的彈性體。其反應過程如下：
— R — SH MO 2 → ～～～ R — SS — R ～～～  MO H 2 O
(M 為 Mn 、 Zn 、 Pb 等 )
目前，過氧化鋅、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。過氧化鋅和過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生反應。
根據產品使用特性，需調節反應速度以滿足實際工程需要，因此可以適當添加少量促進劑或阻滯劑來調節反應速度以滿足相關技術要求。促進劑一般可以使用秋蘭姆類、胍類產品，阻滯劑可以使用硬脂酸、硬脂酸鹽、月桂酸類產品。