聚硫密封胶的配方组成及固化机理

早期的聚硫密封胶一般为多组分，以聚硫橡胶、增塑剂、补强剂为基胶，用硫化剂与增塑剂配制成硫化组分，通常用硫化促进剂或延迟剂制作第三组分，甚至还有第四组分着色剂等。随着研究的不断深入，出现了双组分 ( 基胶和硫化剂 ) 、单组分 ( 含潜固化剂 ) 密封胶。单组分产品使用方便，但是其工艺复杂，质量难以控制，并且硫化速度慢，物理机械性能也有局限，所以聚硫密封胶目前使用最多的是双组分室温固化型。这类密封胶配制时，将聚硫橡胶、增塑剂、补强剂、增粘剂、着色剂等加工成一个组分，将硫化剂和硫化调节剂加工成另外一个组分。两个组分按特定比例混合均匀后，即可供工程上使用。经过几个小时或几天后，密封胶即可固化成橡胶状弹性体，与基材粘结良好，并可随着缝隙尺寸的变化而伸缩。

． 1 聚硫密封胶的组成
． 1 ． 1 聚硫橡胶双组分聚硫密封胶的主要原料为液态聚硫橡胶。液态聚硫橡胶通常是通过二氯有机化合物与多硫化钠通过缩合反应形成高分子量的聚硫橡胶，然后通过硫氢化钠等脱硫降解形成。一般反应过程如下：
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
现在市场上聚硫橡胶的分子量、粘度及第三官能度方面有所区别。第三官能度主要对橡胶交联能力产生一定的影响。根据实验，橡胶分子量对密封胶拉伸强度和最大伸长率的影响变化趋势 。
可以看出，橡胶分子量的变化对密封胶的拉伸强度和最大伸长率的影响趋势如下：橡胶分子量较小，密封胶拉伸强度较大，最大伸长率较小；橡胶分子量较大，密封胶的拉伸强度较小，最大伸长率较大。形成这种情况的原因与橡胶的交联性能有一定的关系：分子量小则交联致密，拉伸强度较大而最大伸长率较小；分子量大则交联点减少，拉伸强度较小而最大伸长率较大。根据产品用途和所需材料的性能要求，选用特定分子量的液态聚硫橡胶，可制成从高模量到低模量的一系列不同拉伸强度和最大伸长率的密封胶，以满足不同领域的需求。
． 1 ． 2 橡胶助剂
聚硫密封胶所使用的橡胶助剂包括：增塑剂、补强剂、增粘剂、紫外线吸收剂等，根据用途还可以添加阻燃剂、着色剂等。
． 1 ． 2 ． 1 增塑剂

增塑剂的主要作用是增加密封胶的柔软性、耐低温性能。有报道指出增塑剂对密封胶的耐老化性能也有重要的影响。双组分聚硫密封胶在研制过程中添加适当的增塑剂以达到良好的延伸性，对密封胶的耐低温性能也有一定的影响。常用于聚硫密封胶的增塑剂有二甲基硅油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、五氯联苯、氯化石蜡等。

． 1 ． 2 ． 2 增粘剂
聚硫密封胶由聚硫橡胶构成，橡胶分子中不含极性活性基团，对砂浆混凝土基材粘附力较低，闪此会使应用受到影响。为了增加密封胶对基层的粘附性能，在配方中需增加，一定量的增粘树脂、硅烷偶联剂及钛酸酯偶联剂。常用的增粘树脂为环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂和聚醋酸乙烯树脂等，添加量相当于橡胶量的 5 ％～ 15 ％左右。用量过大或者过小容易影响整体的粘结性能及延伸性能。硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂具有双向粘结性，以硅烷偶联剂为例，其通用分子结构为： R — Si — (OH) 3 (R ：有机基团，通常由环氧基、氨基、双键等组成 ) 。    分子中有机基团与非极性材料反应，羟基与极性材料形成分子间氢键及分子间力。因此，偶联剂的应用有利于增加密封胶在光洁的玻璃、石材上的粘附力。
． 1 ． 3 填料
不同的填料对密封胶的性能有不同的影响。通常来说，填料按性能可分为惰性填料及补强填料，惰性填料对密封胶拉伸强度和伸长率不具有明显的影响，如石英粉、碳酸钙等；补强填料对密封胶的拉伸强度和最大伸长率具有明显的影响，如炭黑、白炭黑等。考虑到聚硫密封胶的拉伸性能及耐疲劳性能，可以适当添加一些补强填料，如表面经硅烷偶联剂改性的白炭黑或炭黑；惰性填料可选择石英粉、碳酸钙粉末等。

． 2 双组分聚硫密封胶的固化机理
双组分聚硫密封胶以液态聚硫橡胶为主要粘结材料。聚硫橡胶具有较活泼的端硫醇基 ( — SH) ，在常温条件下可以和金庸化合物、金属过氧化物、无机氧化物、有机过氧化物等材料发生化学反应，经交联后形成高分子量的弹性体。其反应过程如下：
— R — SH MO 2 → ～～～ R — SS — R ～～～  MO H 2 O
(M 为 Mn 、 Zn 、 Pb 等 )
目前，过氧化锌、活性二氧化锰、二氧化铅是双组分聚疏密封胶的常用固化剂。过氧化锌和过氧化铅为白色粉末状颗粒，活性二氧化锰为棕黑色粉末，通常由高锰酸钾和硫酸锰反应制得。提出单组分聚硫密封胶是由固化剂在湿气中先分解出活性氧原子 [O] ，然后这种氧原子与聚硫橡胶发生反应。
根据产品使用特性，需调节反应速度以满足实际工程需要，因此可以适当添加少量促进剂或阻滞剂来调节反应速度以满足相关技术要求。促进剂一般可以使用秋兰姆类、胍类产品，阻滞剂可以使用硬脂酸、硬脂酸盐、月桂酸类产品。