一種能夠有效抑制和殺滅霉菌生長、繁殖的功能性防霉抑菌有機硅密封膠,它的成功研制與開發(fā),解決了以往密封膠的易變黃發(fā)黑的問題,使密封膠能 長久保持穩(wěn)定與美觀 , 從而使之更適用于工業(yè)、建筑方面的應用。
1、 有機硅分類:
按固化形成的小分子分類,有機硅密封膠又可分為 脫醋酸型、酮肟型、醇型、酰胺型、羥胺型、酮型等。
脫醋酸型硅酮密封膠是采用甲基三乙酰氧基烷作為交聯(lián)劑配制的單組分硅膠,也是最早研究和實際應用的有機硅密封膠,但因其氣味大,有腐蝕性,應用受到限制。
脫酮肟型單組分RTV硅橡膠是含酮肟基的硅烷作為交聯(lián)劑配制的一類單組分硅橡膠。是一種性價比較好的 RTV 硅橡膠。但該橡膠對銅具有腐蝕性,且貯存不穩(wěn)定。
脫醇型有機硅密封膠是采用甲基三甲氧基硅烷等配制的單組分RTV硅橡膠。硅酮密封膠按模量分又可分為:高模量、低模量、中模量。而硫化后具有的性質,可分為:防霉型、無毒可接觸食品型、防污型、阻燃性、耐熱型等。
固化原理:有機硅密封膠一般由基礎聚合物、補強填料、交聯(lián)劑、催化劑、助劑、顏料等配料組成 , 在干燥條件下裝入密封容器 , 使用時與空氣中的水份接觸后即交聯(lián)固化。
對于單組分室溫硫化有機硅密封膠的制備,經(jīng)查資料,其生產(chǎn)工藝如下:
示例:
1)原料 : 端羥基聚二甲基硅氧烷 (100 000 mPa · s) , 日本東芝化工 ; 甲基三丁酮肟硅烷 , 道康寧公司 ; 乙烯基三丁酮肟硅烷 , 道康寧公司 ; 碳酸鈣 , 美國特種礦物公司 ; 改性有機錫 ( 催化劑 ) , 自制 ; 白炭黑 , 德國 Wacker 公司。
儀器 : 電子拉力試驗機 , 深圳新三思公司 ; 100 kN 液壓萬能試驗機 , 天水紅山試驗機廠。
2) 制備工藝
密封膠各成分配比如下 :
原料名稱 質量分數(shù) /%
端羥基聚二甲基硅氧烷 (100 000 mPa · s) 45 ~ 60
甲基三丁酮肟硅烷 2.5 ~ 3. 0
乙烯基三丁酮肟硅烷 0. 8 ~ 1. 5
碳酸鈣 28 ~ 36
白炭黑 6. 0 ~ 10. 0
催化劑 0. 3 ~ 0. 5
其硫化機理,制時為:
使用時,其機理為:
2,防霉劑分類
防霉型有機硅密封膠作為一種功能材料,它的制備一般是在密封膠配制過程中加入防霉劑,其防霉劑的選擇是關鍵。防霉劑選擇應遵循的一般原則是:高效廣譜、低刺激性、高安全性、與本品材料相容不沖突、不影響產(chǎn)品的最終貯存和使用。防霉劑的種類一般有三類。第一類為丙烯腈、乙腈、三氯乙烯、醋酸丁酯、四氯化碳或丁基磺內酯中的一種;第二類為含肟基的化合物, 可選用
的含肟基的化合物有:
該化合物具有長期抑制霉菌生產(chǎn)的效果;第三類為通式是 R(OCH 2 CH 2 ) m OH(R=C3 ~ 18 烷基 ,m=1 ~ 3) 的化合物,這類化合物具有非常好的抗菌活性和持久性 。
1)第一類防霉劑:在單組分脫醋酸型RTV硅橡膠密封劑配方中, CH 3 Si (OCOCH 3 ) 3 交聯(lián)劑一般占 4% ; 配方中添加 4% 的防霉劑 , 使交聯(lián)劑與防霉劑的質量比為 1 ∶ 1 時 , 其熔點分別下降到 17 ℃ ( 交聯(lián)劑 / 四氯化碳 ) 、 14 ℃ ( 交聯(lián)劑 / 三氯乙烯 ) ; -20 ℃ ( 交聯(lián)劑 / 乙腈 ) 、 -16 ℃ ( 交聯(lián)劑 / 丙烯腈 ) 、 11 ℃ ( 交聯(lián)劑 / 醋酸丁酯 ) 、 11.7 ℃ ( 交聯(lián)劑 / 丁基磺內酯 ) 。例如 , 60 份粘度 (25 ℃ ) 50 000 mP a · s 的α , ω - 二羥基聚二甲基硅氧烷與 25 份粘度 (25 ℃ ) 1 000 mPa · s 的α , ω - 二 ( 三甲基硅氧基 ) 聚二甲基硅氧烷的混合物中 , 加入 8 份 50% 甲基三乙酰氧基硅烷的醋酸丁酯溶液 , 在行星攪拌器中、隔濕狀態(tài)下攪拌均一 ; 然后 , 加入 1 份二叔丁氧基二乙酰氧基硅烷、 1.5 份鈦白粉、 9.5 份氣相法白炭黑 , 混合均一 ; 最后加入 0.005 份二丁基二乙酸錫 ( 直接加入或用醋酸丁酯溶解后加入 ) , 攪拌均一 , 配成防霉性脫醋酸型單組分 RTV 硅橡膠密封劑。經(jīng)實驗測試, 該配料值得的密封膠在 50 ℃貯存 6 周后的膠料性能無變化 ; 硫化后的試片為純白色 , 100% 定伸應力為 4 kPa, 拉伸強度為 18 kPa , 伸長率 450% , 邵爾 A 硬度為 24 度。 在 22 ℃及相對濕度 85% ~ 90% 條件下 , 用霉培養(yǎng)基與霉鹽溶液作霉菌繁殖試驗 , 一年內沒有霉菌繁殖。
2)第二類防霉劑:可將 100 份粘度 (25 ℃ ) 20 000 mm 2 /s 的α , ω - 二羥基聚二甲基硅氧烷、 2.0 份環(huán)己酮肟、 2.0 份銳鈦型二氧化鈦及 10 份經(jīng)二甲基二氯硅烷處理的氣相法白炭黑在行星攪拌器中、 隔濕條件下混合 , 配成膠料 ; 然后 , 加入 5.0 份甲基三乙酰氧基硅烷 , 減壓下室溫混合 , 配成防霉性脫醋酸型單組分 RTV 硅橡膠密封劑。進行防霉實驗,與不加防霉試劑的有機硅密封膠相比, 有較好的防霉效果。上述配方中 , 用 1.2 份二甲基乙二肟代替 2.0 份環(huán)己酮肟配成的密封劑 , 防霉效果相同。
3)第三類防霉劑:這類化合物有 : 2- 己基乙二醇、 2- (2- 己氧基乙氧基 ) 乙醇、 2- 辛基乙二醇等。添加量為 100 份基膠中加 0.1 ~ 5 份。例如 , 將 100 份粘度 (25 ℃ ) 20 000 mm 2 /s 的α , ω - 二羥基聚二甲基硅氧烷、 10 份二甲基二氯硅烷處理的氣相法白炭黑 ( 比表面積 150m 2 /g) 及 2.0 份銳鈦型鈦白粉在行星攪拌器中混合均一 , 配成膠料 ; 100 份膠料中加入 5.0 份甲基三乙酰氧基硅烷和 1.0 份 2- 己基乙二醇 , 在室溫及減壓下混合 , 配成防霉性脫醋酸型單組分 RTV 硅橡膠密封劑。同樣進行防霉實驗,表明有較好的防霉效果。 未添加防霉劑制成的對照樣試片 , 表面全部發(fā)生霉菌繁殖。
4)還有一種單組分有機硅季銨鹽防霉劑, 其主要配方為:六方晶型氫氧化鎂,端羥基聚二甲基硅氧烷, 40% 重量百分比的有機 硅季銨鹽抗菌劑乙醇溶液及氣象法白炭黑、硅烷偶聯(lián)劑、催化劑。其中, 六方晶型氫氧化鎂是阻燃劑,起防霉作用的是有機硅季銨鹽。
而對于其交聯(lián)劑、催化劑及各種填料,都對有機硅密封膠的性能有一定影響,在選用時也應根據(jù)其不同要求,選用恰當?shù)呐鋭?/span> [12] 。
3、加工防霉型有機硅材料的方法:
① 加工有機硅基料:
將 5 ~ 7 重量份表面已經(jīng)六甲基二硅氮烷或八甲基環(huán)四硅氧烷改性的、比表
120 ~ 200 ㎡ /g 的氣相法白炭黑在攪拌條件下,緩慢加入60 ~ 100 重量份粘度為 2000 ~ 10000mPa · S 的端羥基二甲基硅氧烷中,以 60 ~ 70 轉 / 分種的攪拌速度,攪拌 3 ~ 4 小時。 靜置 8 ~ 9 小時備用。
② 制備抗菌基礎膠料:
將 40% 重量百分比的有機硅季銨鹽菌劑乙醇溶液 3 ~ 6 重量份加入到 80 ~ 100 重量份的有機硅基料中,在 60 ~ 70 轉 / 分攪拌速度下,攪拌 2 ~ 3 小時。靜置備用。
③ 生產(chǎn)成品密封膠料:
將上述基礎膠料至于灌裝機中,在真空度為 2 ~ 8 × 10 -4 Pa 條下,依次攪拌,加入 3 ~ 5 重量份硅烷偶聯(lián)劑和 2 ~ 3 份催化劑, 在 60 ~ 70 轉 / 分的轉速下,攪拌 3 ~ 4 小時。充入氮氣,在氮氣的保護及真空條件下,螺桿擠出灌裝,制得單組份防霉有機硅密封劑。
其基本操作程序如下:
有機硅化合物及其制得的有機硅材料,品種繁多,性能優(yōu)異 [1] 。 目前品種牌號多達萬種,常用的就有 4000 余種,大致可分為 單體、中間體、產(chǎn)品及制品三大類。有機硅單體 主要指有機氯硅烷等合成有機硅高聚物的單體,如甲基氯硅烷、苯基氯硅烷、 其基本操作程序如下:其基本操作程序如下:其基本操作程序如下:其基本操作程序如下:
在生產(chǎn)過程中,要嚴格控制各組分所含的水分,并在干燥的條件下進行操作,避免與水接觸,防止在存放過程中出現(xiàn)過早硫化現(xiàn)象。而交聯(lián)劑的不同用量,對密封劑的穩(wěn)定劑也有不同程度的影響,如果交聯(lián)劑用量過低, 密封膠會出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象,儲存性不佳。交聯(lián)劑用量過高,基礎聚合物的端羥基將會全部被交聯(lián)劑所取代,在無水條件下仍為支鏈結構,不會發(fā)生交聯(lián)。此外,為降低密封膠的成本,改善施工工藝性能,還可加入半補強填料或增量劑,氣相法白碳黑是室溫硫化液體硅橡膠良好的補強劑。同時,催化劑的用量對產(chǎn)品也有一定影響。
目前,國內生產(chǎn)設備大都是以雙軸或三軸行星攪拌機為主機 , 灌裝機、真空泵、干燥器等為輔助設備。 成品膠的包裝一般采用金屬軟管、塑料 ( 或金屬 ) 封筒 , 直接擠出使用。其優(yōu)點是 : 生產(chǎn)工藝簡單、操作方便 ,可隨時調整配方、 更換產(chǎn)品品種和顏色。其缺點是 : 物料轉移時暴露在空氣中 , 在濕熱天氣生產(chǎn)或生產(chǎn)固化快的產(chǎn)品時容易產(chǎn)生結皮 ;物料轉移時損耗較多。 其生產(chǎn)工藝由于其技術含量較高,仍有探究與優(yōu)化。