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MS建筑密封胶国内外技术分析及其生产制备

发布时间:2018-02-03 10:18:44

MS系列是一种可用胶枪的改良硅烷密封胶(硅烷改性聚氨酯和硅烷改性聚醚)。它和水反应而形成一种弹性的物质,其表干时间和固化时间与温度和湿度有关,同时固化时间也和密封的深度有关。增加温度和湿度能减小表干和固化时间,低温和低湿会延缓这过程。 MS系列是一种无溶剂,无异氰酸酯,无硅树脂,无PVC和无味的物质。已被证明具有优良的抗紫外线能力,因此它不仅可以用在室内,也可以用在室外。 使用时不需要特别的清洗--底涂来处理,特别是对金属和塑料。  未固化时,能被含水或含有机溶剂的漆上涂。可以湿对湿涂漆用于汽车的接缝和接头的密封,橡胶与玻璃面的密封,对火车,船,金属的密封制造,也可以用于设备, 电气,塑料,空调,通风等工业的密封和粘合。对大多数物质有良好的黏结力:如金属板(脱脂的,磷酸化的,热电镀的,电镀的);不锈刚,黄铜,铝(打磨的,阳极化的),玻璃,PA,PVC,PE,PUR-RIM和大部分热塑性物质具有粘接性。


与市场上主流的建筑密封胶相比较,MS 胶具有以下特点:


1)健康环保

传统的密封胶(硅酮胶)因含有溶剂,会释放出甲醛、VOC(挥发性有机物)等危害人的身心健康。MS 胶 不含甲醛和异氰酸酯,无溶剂、无毒、无味、VOC 释放远远低于国家标准,是最环保的建筑胶产品。


2)无污染

传统的硅酮密封胶会析出硅油,使其附着污染物质,尤其是用亍石材、混凝土等多孔性材质时, 会对周围产生难以去除的污染。是造成建筑物外立面污染的主要来源之一,大大降低建筑物的美观度 和形象价值,而 MS 密封胶则从机理上兊服了此类缺陷,不会产生同样的污染。


3)粘结性

在硅酮胶、聚氨酯胶和 MS 胶中,硅酮胶粘结力相对较弱,聚氨酯胶粘结力强,但需要配合底涂 使用,MS 胶具有优异的粘结性能,能够适应绝大多数建筑基材,无需底涂粘结。


4)耐候性

MS 胶的分子构造决定了其不俗的耐候性,长期暴露在户外依然可以保持良好的弹性,胶体本身 不会产生气泡,不会产生龟裂,粘结强度持久如一,具备良好的触变性和挤出性,适应室外、室内、 潮湿、低温等多种作业环境。


5)涂饰性

传统的硅酮密封胶无法使用涂料涂饰,往往需要通过对胶体的调色,来保持和外墙涂料的颜色一 致,其生产过程费时费事,不仅颜色难以保证完全相同,同时成本也难以控制。MS 密封胶可以直接 在胶体表面进行涂饰作业,不绝大多数涂料相容,避克了困扰的同时,又完美实现外墙颜色的统一, 从而保持建筑主体的美观。此外,MS 密封胶对涂料表面不产生污染,涂料还可以延长密封胶的使用 年限,更降低了整体成本。 


6)应力缓和

建筑基材会随着时间的推秱而发生收缩,导致接缝会有慢慢扩大的倾向,普通密封胶粘结面上会 承受较大的力学作用,发生密封胶破裂及粘结面破损等问题。MS 密封胶同时兼具应力和弹性,即使 长期处于拉伸状态,在应力缓和的作用下,可最大限度地消除建筑基材收缩带来的影响。


硅烷改性聚氨酯和硅烷改性聚醚合成路线讨论(一)  

硅烷改性聚氨酯(SPUR)和硅烷改性聚醚(MS)有什么区别? 

   这个问题,实际上很难回到;按照迈图的讲法,在长链中,有氨基甲酸酯集团(聚氨酯基团)的,就是SPUR;而长链中,没有聚氨酯基团的,一般称为硅烷改性聚醚;但是,笔者用拜耳的ACCLAIM 12200N聚醚,加迈图的A-LINK25做过一次实验,发现,这样出来的产品;粘度和KANEKA的硅烷改性聚醚,应该比较接近,甚至更低;但是,力学性能,实在无法和KANEKA的MS相提并论。  

   从这一点,笔者开始对硅烷改性聚氨酯和硅烷改性聚醚的合成路线,进行研究;首先是市场上现有的产品而言;迈图,拜耳主要是生产SPUR,而钟渊和瓦克,生产硅烷改性聚醚;但是,这几家厂商的产品,还是有一些本质的区别的; 首先是迈图,从1050和1015的粘度来看,我敢负责的讲,肯定是用端羟基的产品接枝上硅烷的合成路线;所以,迈图要讲,长链中有聚氨酯基团,就是硅烷改性聚氨酯;但是,为什么迈图要强调自己是硅烷改性聚氨酯呢?  

   拜耳的2458,从粘度上来看,是典型的硅烷改性聚氨酯产品,应该是用拜耳的聚醚加上异氰酸酯,然后用仲胺基硅烷来进行封端;这类树脂有点是,有脲键,耐水性能非常好;化学性质也应该比较稳定;缺点也是同样的明显,首先是粘度过大,其次是产品的自催化作用太明显,混合的工艺非常难弄,搞不好就在釜内凝胶(这点在做高模量黑胶是特别明显),实在是不适合国内国情; 钟渊的MS,粘度非常低,树脂的力学性能也非常好,203,303,SAT400,产品的模量配备也非常齐全;生产加工性能也非常好;但是,MS从他们自身的宣传资料上来看,他们一般不突出耐水性能和耐候性能;而且,从钟渊的一些相关产品中, 比如MA树脂(MS和环氧的混合物)的宣传和一些日本厂商的成品中,也没有发现耐水性能的特别宣传;这说明什么问题呢?  

瓦克的STPE,不是很熟悉,从仅有的一些信息来看,力学性能是不如钟渊的,自催化是不适合中国的;价格好像更是贵的有点离谱;就不做评论了。


硅烷改性聚氨酯和硅烷改性聚醚合成路线讨论(二)  

讨论完各个厂商的产品后;然后,再讨论一下封端硅烷的类型; 

    迈图:1050和1015都是那三甲氧基硅烷进行封端,三甲氧基硅烷的优点是反应活性比较高,做出密封胶时的催化剂,用二月桂酸二丁基锡(DBTL),填加量一般在1000份树脂,1到1.5份催化剂左右;但是,树脂本身的反应活性高,就好吗?前面讲过,反应活性高,未必适合中国市场;国内市场的纳米碳酸钙,其他填料的含水率,一般要比国外产品要高,而且不稳定;这样,如果树脂本身的储存期过长;比如半年左右,那在混合的时候,对填料水分的要求就更高;而硅烷改性类密封胶的生产最大优势就是填料的非烘干工艺;这个在国内做1050黑胶的时候,发生釜内凝胶的现象,就会比较多;听说迈图现在在搞三乙氧基的硅烷封端产品,希望他们能尽快搞出来;  

   拜耳:三甲氧基钟胺基硅烷和NCO反应后,再加上他们用的MESAMOLL的增塑剂;自催化作用非常明显,甚至不加催化剂,就会在釜内凝胶,更不适合国内市场;  

   钟渊:甲基二甲氧基硅烷封端;刚开始,我一直不明白,为什么钟渊要选择这个封端?但是,结合前面的讨论;就不难明白是为什么了;人家的产品,可是在1980年以前,就推向市场了,当时的辅料可能会让钟渊不得不选择这类的封端;要特别讲的是,钟渊产品的催化剂选择,用国内传统的DBTL,是不行的!只能用所谓的酮二丁基锡(又称螯合锡)类的催化剂,100份树脂添加量在1到1.2份左右;催化剂用量是比三甲氧基的要大;但是,稳定的加工性能和密封胶的深层固化性能,都会比较好;从国外的产品来看,用MS树脂的产品,24小时的深层固化速率,一般都在4mm以上;  

   瓦克:有三甲氧基的,也有甲基二甲氧基的;估计瓦克也意识到了这个问题!我没有测过瓦克的甲基二甲氧基产品,也不清楚,他们如何能做到甲基二甲氧的产品的自催化和不用锡类催化剂!   


硅烷改性聚氨酯和硅烷改性聚醚合成路线讨论(三) 

硅烷改性密封胶胶,聚氨酯密封胶,硅酮密封胶的性能对比和应用分析 

硅烷改性密封胶,其主要的成份实际上还是聚氨酯成份,有机硅仅仅用于封端改性上面;其力学性能要比硅酮胶好很多,适用范围也与硅酮胶有不同的用处;就笔者的观点而言,在大部分的建筑密封(比如室内装修,水泥接缝,木地板粘结等用途上),硅烷改性密封胶所具有的优势远远大于硅酮密封胶;还有,成本也是一个非常重要的因素;因为硅烷改性密封胶树脂能具有远优于107树脂的力学性能;所以,成本优势也是会在后期的运用中,慢慢地体现出来;国内的硅酮胶,是一个非常竞争激烈的市场,产品品质也是高低不一(以低性能的为主);而就力学性能这个角度去考虑问题的话,相同的成本,硅烷改性胶的力学性能,会远远高于硅酮胶;  

而硅酮胶的优势在于耐候性能,以及国内配套的齐全和低技术门槛;而随着国内环保法规的慢慢严格,107的成本会越来越高;国内硅酮胶的成本优势会慢慢失去;这个现象,在欧洲和美国,正在慢慢地发生;我个人认为,国内赋予硅酮密封胶太多的应用和功能,而其中许多,是本不该用硅酮胶的;  而聚氨酯密封胶所具有的仅仅是力学性能优势;它的环保性能和成本,要远远高于硅烷改性胶和硅酮胶;在一些工业场所,比如汽车和轮船上用密封胶,聚氨酯曾经有比较大的市场占有率,而现在,该类市场,正在慢慢的被硅烷改性胶所侵蚀;主要原因是硅烷改性胶具有和聚氨酯胶差不多的力学性能以及相同的表面涂布性能;而储存稳定性能和硅酮胶又是一样的;环保挥发物又比聚氨酯胶低很多;有机硅改性所带来的粘结力提升使大部分为聚氨酯胶配套的底涂,成为多余;优势是非常的明显的;  

国外,硅烷改性胶的市场份额,正在逐年提升中;其中的原因,成本对硅酮的替代和力学性能对聚氨酯的替代,起了非常大的作用;外国人是不傻的,他们应用技术,我个人认为,要比国内好很多;用的产品也理性很多。


硅烷改性聚氨酯和硅烷改性聚醚合成路线讨论(四)

讨论一下钟渊MS聚醚的合成路线:  

KANEKA的MS,论坛中和一些学术论文中,对它的合成路线,主要集中在几下几点:  

1.用大分子量PPG(比如拜耳的12200N),改成烯丙基聚醚,然后用含氢硅烷接枝上烯丙基双键,形成MS;

2.直接让聚醚厂商生产大分子量的烯丙基聚醚,然后硅烷接枝;  

3.用双官能团的产品(如MDI),来把单烯丙基单羟基聚醚进行合成,然后,进行硅烷接枝。

 

MS建筑密封胶生产制备:

1. 实验室研发制备: 5L行星动力混合机(含抽真空系统,降温系统);

2. 中试阶段制备:300L行星动力混合机(含抽真空系统,加热降温系统,分装系统);

3. 量产制备:600L/1100L行星动力混合机(含抽真空系统,加热降温系统,分装系统).

 

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