弹性密封胶与胶黏剂

弹性密封胶和胶黏剂的发展与其他新型材料的发展相类似，是伴随着先进工业的发展和现代化建设的需要而发展起来的。其中，建筑弹性密封胶的发展过程正是一个最具代表性的范例。
就建筑结构而言，有刚性结构和柔性结构之分。早期建筑中的砖墙和混凝土墙属刚性结构，其接缝的形变位移甚小，甚至近似于静态接缝。这类接缝采用抗形变位移能力为±5%～±12%的橡胶型、油/树脂型、丁二烯/聚异丁烯型等中、低档密封胶便可满足要求。
随着建筑的高层化和大型化，特别在近代建筑中大型框架挂板柔性结构的出现、幕墙结构的迅速发展，导致建筑接缝性质发生了巨大的变化，出现了大跨度形变位移的动态接缝。为了满足这类接缝的粘接和密封要求，一些抗形变位移能力为±25%～±50%(有的特殊部位要求大于±50%)，并且耐候、耐老化、长寿命、综合性能优良的弹性密封胶获得迅速发展。自从1943年Thiokol公司开发成功第一种弹性密封胶聚硫密封胶之后，到20世纪60年代初，一类单组分室温硫化硅橡胶开始问世，70年代出现了双、单组分聚氨酯弹性密封胶和双组分RTV弹性硅酮密封胶。其后相继开发成功新一代的端硅烷基聚醚弹性密封胶和端硅烷基聚氨酯弹性密封胶。这些弹性密封胶在近代建筑、汽车、电子电器、船舶、航空航天、海上工程等领域发挥了重要作用。
本书除了介绍上述五类弹性密封胶(尤其是新一代的端硅烷基聚醚型和端硅烷基聚氨酯型产品)的研究、合成、配制、开发和应用等方面的内容外，还系统地介绍了聚丙烯酸酯型、液体橡胶型(包括端官能基遥爪聚合物型和无规官能基液体聚合物型)弹性密封胶的研究、合成、配制、开发和应用。本书在编写过程中，黄海副总工程师参与了第2章和第10章的编写。限于作者的水平，书中不当或疏误之处在所难免，敬望读者批评指正，作者深表感谢。

黄应昌
2003年3月

本书是一本系统介绍各种弹性密封胶及胶黏剂的科技书，内容包括弹性聚氨酯密封胶及胶黏剂、端硅烷基聚氨酯弹性密封胶、弹性硅酮密封胶、端硅烷基聚醚型密封胶和胶黏剂、聚硫橡胶型弹性密封胶及胶黏剂、丙烯酸酯系弹性密封胶和胶黏剂、聚异丁烯和丁基橡胶密封胶和胶黏剂、液体橡胶型密封胶和胶黏剂，还包括对密封胶、胶黏剂的性能测试方法。叙述中，着重介绍每个品种的特性、配制方法、配方及应用。

第1章绪论和黏合基础1
11弹性密封胶的发展概况和趋势1
111弹性密封胶的发展简史1
112弹性密封胶的发展趋势2
113国内发展概况4
12弹性密封胶的特性、标准和分类4
121弹性密封胶的特性4
122弹性密封胶与嵌缝密封料的区别和特点6
123部分弹性密封胶的技术标准7
124弹性密封胶的分类10
13密封胶的选择及其与接缝形态的关系11
131对基材适应性的选择11
132对基材粘接性能的选择13
133密封胶与接缝形态的关系14
134密封胶选择15
14弹性密封胶在国民经济中的作用18
141弹性密封胶的功能和作用18
142重要的工程材料弹性密封胶18
143快速增长满足需求29
15黏合基础31
151基材表面31
152湿润与黏附功34
153硅烷偶联剂作用机理36
参考文献38
第2章弹性聚氨酯密封胶及胶黏剂41
21概述41
211聚氨酯的发展和生产41
212聚氨酯弹性密封胶的发展和应用42
22聚氨酯化学43
221异氰酸酯的共振结构及其化学活性43
222异氰酸酯结构及其反应性44
2221芳族异氰酸酯结构与反应性的关系44
2222异氰酸酯反应活性与反应产物结构的关系45
2223二异氰酸酯反应的NCO基对另一个NCO基的影响46
2224芳族异氰酸酯取代基对其反应活性的影响46
223羟基化合物结构及其反应活性47
2231脂肪族一元醇结构及其反应活性47
2232脂肪多元醇结构及其反应活性48
2233端羟基聚醚、聚酯结构及其反应活性49
224聚氨酯的催化反应49
2241酸、碱催化剂对异氰酸酯反应性的影响50
2242金属化合物的催化反应活性50
2243复合催化剂的催化反应活性52
2244催化机理52
225聚氨酯的固化反应53
2251湿气固化53
2252交联剂交联反应54
2253加热交联反应55
23聚氨酯的结构与性能56
231基团性质对聚氨酯性能的影响56
2311对聚氨酯黏附性能的影响56
2312基团的内聚能对分子作用力的影响57
232聚酯相对分子质量、结构对聚氨酯性能的影响58
2321聚酯和聚醚二醇相对分子质量对PU性能的影响58
2322聚醇结构对聚氨酯性能的影响59
233聚集态、结晶性对聚氨酯性能的影响60
2331聚集态中微相分离对体系性能的影响60
2332聚氨酯结晶性对其性能的影响61
24聚氨酯密封胶的原料、组分及其作用61
241密封胶主要原料及其作用61
2411活泼氢化合物61
2412异氰酸酯74
242聚氨酯密封胶主要组分及其作用86
2421异氰酸酯及聚氨酯预聚体87
2422聚醚多元醇88
2423聚氨酯密封胶的潜伏固化剂和催化剂89
2424填料99
2425触变剂105
25聚氨酯密封胶主要类型及配制106
251高气温高湿下无泡聚氨酯密封胶107
2511改进PU密封胶的结构因素107
2512改变PU密封胶的固化机理110
2513改进合成工艺抑制胶层发泡113
2514抑制发泡助剂的应用113
2515湿固化不发泡的PU密封胶实例114
252超低湿度下快固聚氨酯密封胶115
2521超低湿快固胶的特点115
2522超低湿快固胶的组分结构特征116
2523超低湿快固胶的固化化学117
2524密封胶各组分的配合量118
2525密封胶的合成实例118
253丙烯酸聚氨酯密封胶119
2531密封胶的配制方法119
2532组成因素对密封胶性能的影响120
2533有特色密封胶的主要品种及配制122
254热预固湿固聚氨酯密封胶124
2541该PU密封胶的固化机理125
2542密封胶的主组分及其配合126
2543密封胶的配制127
2544密封胶性能127
255耐热聚氨酯密封胶128
2551耐130℃的单组分PU密封胶128
2552耐100℃热老化的PU密封胶133
2553耐158℃的双组分PU密封胶133
256聚氨酯环氧树脂型密封胶和胶黏剂134
2561聚氨酯改性环氧体系的主要类型和特性134
2562化学改性的PUEP树脂及其应用134
2563PUEP型密封胶、胶黏剂品种及配制136
257室温快表干、速固的聚氨酯密封胶138
2571表干时间为5～10min的PU密封胶139
2572快固、高黏附性的双组分PU密封胶140
2573快固化高性能的聚氨酯密封胶141
2574低温快固的单组分PU密封胶141
2575含吸收胺分子筛的双组分聚氨酯密封胶142
2576室温快固单组分PU密封胶142
257724h固化较完全的聚氨酯密封胶143
2578含复合催化剂的快固PU密封胶143
2579触变、快固的双组分PU密封胶144
25710含吗啉衍生物的快固PU密封胶144
25711室温1h可固化的聚氨酯密封胶144
258贮存稳定的聚氨酯密封胶145
2581含酮亚胺、稳定的聚氨酯密封胶146
2582含唑烷基聚合物的聚氨酯密封胶146
2583含醛亚胺的PU密封胶147
2584含吸附醛亚胺的沸石微粉的PU密封胶147
2585含胺络合物的聚氨酯密封胶147
2586稳定性好的聚氨酯密封胶148
2587含取代咪唑的PU密封胶148
2588稳定性、触变性好的PU密封胶148
2589含聚醛亚胺的聚氨酯组合体149
259含活性硅氧烷的高性能聚氨酯密封胶149
2591含端羟基硅氧烷的PU密封胶149
2592含烃酰氧基硅氧烷的聚氨酯密封胶150
2510阻燃型聚氨酯密封胶150
25101无填料、阻燃型双组分PU密封胶151
25102含填料阻燃型双组分PU密封胶153
2511高伸长率的聚氨酯密封胶154
25111伸长率1625%的PU密封胶154
25112伸长率为940%的PU密封胶料154
25113高伸长率、高强度PU密封胶料154
25114伸长率1705%的PU密封胶155
2512耐候、耐水、耐油聚氨酯密封胶155
25121耐紫外光的聚氨酯密封胶155
25122耐水的聚氨酯密封胶156
25123耐水、耐潮、耐油的聚氨酯密封胶156
25124优良耐候性的聚氨酯密封胶157
25125耐候的双组分聚氨酯密封胶158
25126耐热水的聚氨酯密封胶158
25127耐加速天候老化的聚氨酯密封胶159
25128耐沸水的双组分聚氨酯密封胶159
2513黏附性、触变性好的聚氨酯密封胶159
25131粘玻璃等基材的聚氨酯密封胶159
25132触变、黏附性好的聚氨酯密封胶160
25133黏附性优良的单组分聚氨酯密封胶160
25134含高效黏附促进剂的聚氨酯密封胶161
25135触变性优良的聚氨酯密封胶161
25136含高效触变剂的聚氨酯密封胶161
25137以组合CaCO3作触变填料的聚氨酯密封胶162
25138粘无底胶基材的聚氨酯密封胶162
25139粘无底胶金属、玻璃的聚氨酯密封胶163
251310粘无底胶钢基材的聚氨酯密封胶163
251311含改性硅烷的聚氨酯密封胶164
251312含官能基硅氧烷的聚氨酯密封胶164
251313粘聚苯乙烯塑料的聚氨酯密封胶165
251314触变性优良的聚氨酯密封胶165
2514端羟基聚丁二烯聚氨酯密封胶及胶黏剂165
25141丁羟与异氰酸酯形成弹性体的反应165
25142丁羟性能的表征方法166
25143丁羟聚氨酯密封胶及胶黏剂品种及配制167
26聚氨酯胶黏剂171
261聚氨酯胶黏剂的分类及特性171
2611聚氨酯胶黏剂的分类171
2612聚氨酯胶黏剂的特性172
262单组分(单包装)聚氨酯胶黏剂173
2621单组分聚氨酯胶黏剂的类型173
2622单组分聚氨酯胶黏剂品种及配制173
263双组分(双包装)聚氨酯胶黏剂182
2631概述182
2632双组分聚氨酯胶黏剂的品种及配制183
264水性聚氨酯胶黏剂190
2641水性聚氨酯胶黏剂的特性、分类和制备191
2642水性聚氨酯的合成化学194
2643水性聚氨酯胶黏剂品种及配制198
参考文献204
第3章端硅烷基聚氨酯(SPU)弹性密封胶210
31合成和交联化学210
311SPU合成方法之一210
312SPU合成方法之二210
313SPU的交联反应211
32结构与特性211
33制备方法213
331合成SPU密封胶的主要原料213
332物料计算214
3321合成聚氨酯预聚体时反应物料的计算214
3322PU预聚体中NCO基百分含量的确定214
3323与PU预聚体反应的硅烷用量的确定215
3324计算实例215
333端NCO基和端硅烷基PU预聚体的合成215
334SPU密封胶的配制216
34硅烷封端剂对密封胶性能的影响217
341硅烷封端剂类型对密封胶性能的影响217
342SPU密封胶对不同基材的黏附性能219
343其他硅烷封端剂对预聚体及密封胶性能的影响219
35硅烷黏附促进剂在密封胶中的作用224
351A1120用量对密封胶性能的影响225
352其他硅烷黏附促进剂对密封胶性能的影响226
353SPU密封胶对各类涂饰面的黏附性能228
36SPU密封胶的化学耐久性229
361SPU预聚体和密封胶的制备229
362试验条件和依据230
363密封胶化学耐久性试验结果231
37官能基硅烷233
371硅烷偶联剂233
372SPU密封胶常用的硅烷封端剂和黏附促进剂236
38SPU密封胶主要品种及制备238
381不用底胶的SPU密封胶238
3811不用底胶的SPU密封胶的组分和作用238
3812预聚体的合成和密封胶的配制240
3813密封胶的性能比较241
382粘无底胶玻璃的部分硅烷基聚氨酯密封胶242
3821前言242
3822部分硅烷基化聚氨酯密封胶的配制243
3823密封胶的性能244
383端肟基硅烷基聚氨酯密封胶244
3831端肟基硅烷基聚氨酯预聚体的合成245
3832密封胶的主要组分及其作用246
3833合成端肟基硅烷基聚氨酯密封胶的性能247
384含硅烷基取代胍的SPU密封胶249
3841组分特征249
3842密封胶的主要品种及配制250
385室温快固性能良好的SPU密封胶251
3851密封胶的性能特点251
3852密封胶的组成特征251
3853密封胶品种及配制251
386粘陶瓷、玻璃的SPU密封胶253
387贮存稳定综合性能好的SPU密封胶254
参考文献255
第4章弹性硅酮密封胶257
41概述257
411简介257
412硅酮建筑密封胶的分类和应用范围258
4121密封胶的分类258
4122硅酮建筑密封胶的应用范围258
413硅酮密封胶的特性258
4131优良的耐高低温性能258
4132流变性259
4133耐候性260
4134硅酮密封胶的硫化性能260
4135硅酮密封胶的强度与伸长特性261
4136硅酮密封胶的电绝缘性261
4137各类建筑硅酮密封胶性能261
414硅酮密封胶国内外发展概况262
4141国外发展概况262
4142国内发展概况264
4143国内硅酮密封胶生产发展概况267
415硅酮密封胶的发展趋势268
42液体型硅橡胶268
421概述268
422缩合型液体硅橡胶270
4221单组分室温硫化硅橡胶(RTV1胶)270
42211基础聚合物及其制备271
42212交联剂特性、交联机理及其制备276
42213催化剂287
42214填料289
42215触变剂300
42216羟基清除剂(稳定剂)302
42217RTV1硅橡胶品种及制备304
4222双组分室温硫化硅橡胶(RTV2胶)365
42221基础聚合物365
42222交联剂及其交联机理367
42223催化剂、填料和添加剂369
42224RTV2胶品种及其配制370
4223缩合型液体硅橡胶的应用385
423加成型液体硅橡胶389
4231加成型液体硅橡胶主要组分及制备390
42311基础聚合物、交联剂和催化剂及其制备390
42312反应抑制剂及填料(包括无机类和MQ硅树脂)395
4232加成型液体硅橡胶的品种及配制398
42321灌封胶399
42322光导纤维涂料401
42323加成型液体硅橡胶类胶黏剂和密封胶405
42324液体注射成型硅橡胶413
42325加成型液体硅橡胶模具胶416
42326有机硅凝胶418
4233加成型液体硅橡胶的应用422
参考文献429
第5章端硅烷基聚醚型密封胶和胶黏剂435
51端硅烷基聚醚型弹性密封胶435
511密封胶的实用意义和发展概况435
5111发展端硅烷基聚醚密封胶的意义435
5112端硅烷基聚醚密封胶发展概况436
512端硅烷基聚醚密封胶的特性439
5121聚合物结构与性能的关系439
5122端硅烷基聚醚密封胶的特点439
513端硅烷基聚醚密封胶的基本组分及其作用448
5131端硅烷基聚醚基础聚合物及其制备449
5132催化剂及填料457
514端硅烷基聚醚密封胶的品种及配制461
5141快固、高伸长率端硅烷基聚醚密封胶461
5142耐候、抗污染端硅烷基聚醚密封胶471
5143低温硫化、高性能端硅烷基聚醚密封胶478
5144强黏附、耐高温、防火密封胶483
5145稳定、高回复率、非黏表面的耐水密封胶489
52端硅烷基聚醚型胶黏剂494
521引言494
522端硅烷基聚醚型胶黏剂类型、特性、组分及作用495
5221端硅烷基聚醚环氧型胶黏剂495
52211端硅烷基聚醚环氧型胶黏剂的特性495
52212端硅烷基聚醚环氧型胶的组分及作用502
5222端硅烷基聚醚增黏反应型胶黏剂505
52221与树脂相容性及其黏度与温度的关系505
52222胶黏剂组成的配合及其物化性能507
52223端硅烷基聚醚增黏反应型胶黏剂的黏附特性509
523端硅烷基聚醚型胶黏剂的品种及制备512
5231端硅烷基聚醚环氧型胶黏剂512
5232端硅烷基聚醚聚丙烯酸酯型胶黏剂514
5233端硅烷基聚醚型胶黏剂515
参考文献516
第6章聚硫橡胶型弹性密封胶及胶黏剂520
61聚硫橡胶型弹性密封胶520
611聚硫橡胶型密封胶的发展及应用概况520
6111发展概况520
6112聚硫橡胶密封胶的应用522
612聚硫密封胶的主要组分及作用523
6121液体聚硫橡胶的合成、品种和性能523
6122聚硫橡胶固化剂的类型、固化反应和应用527
6123聚硫体系的填料、阻滞剂和增黏树脂529
6124硅烷偶联剂在聚硫体系中的应用531
613聚硫密封胶的特性及典型配方532
6131聚硫密封胶的特性532
6132液体聚硫密封胶典型配方534
614国产聚硫密封胶535
615聚硫密封胶品种及配制538
6151快固或建筑用聚硫弹性密封胶538
6152黏附性好的聚硫密封胶542
6153聚醚或聚氨酯主链的端巯基聚合物密封胶545
62环氧树脂聚硫橡胶型胶黏剂547
621胶黏剂的主要组分及作用548
622粘接性能和物理性能548
623国产环氧树脂聚硫橡胶型胶黏剂551
624环氧树脂聚硫橡胶型胶黏剂品种及配制552
参考文献554
第7章丙烯酸酯系弹性密封胶与胶黏剂556
71丙烯酸酯系橡胶和树脂556
711丙烯酸酯系橡胶和树脂发展概况556
712丙烯酸酯系橡胶和树脂的合成556
7121丙烯酸酯的共聚反应556
7122共聚物组成均匀性的控制方法559
7123单体等组分的选择和配方设计559
7124丙烯酸酯系弹性体的制备562
72丙烯酸酯系弹性密封胶564
721丙烯酸酯系密封胶的特性及应用565
7211丙烯酸酯系橡胶的特性565
7212丙烯酸酯系密封胶的特性565
7213丙烯酸酯系密封胶的应用566
722丙烯酸酯系密封胶的类型和产品567
7221溶剂型丙烯酸酯系密封胶567
7222乳液型丙烯酸酯系密封胶567
7223部分国产丙烯酸酯系密封胶产品568
723丙烯酸酯系密封胶的品种及配制568
73丙烯酸酯系胶黏剂572
731交联反应化学573
732丙烯酸酯系胶黏剂的主要类型576
7321乳液型丙烯酸酯系胶黏剂576
7322溶剂型丙烯酸酯系胶黏剂577
7323反应型丙烯酸酯系胶黏剂578
733丙烯酸酯系胶黏剂品种及配制580
参考文献584
第8章聚异丁烯和丁基橡胶密封胶及胶黏剂586
81异丁烯族聚合物的类型、特性和硫化586
811异丁烯族聚合物的类型、特性和制备587
8111丁基橡胶587
8112聚异丁烯589
8113卤化丁基橡胶590
8114丁基橡胶乳液593
8115改性的聚异丁烯和丁基橡胶593
812丁基橡胶(包括氯化、溴化品种)的硫化594
8121醌类硫化体系594
8122硫黄硫化596
8123树脂硫化596
8124卤化丁基橡胶的金属氧化物交联598
82异丁烯族聚合物型密封胶和胶黏剂598
821组分的作用和配合598
8211基础聚合物598
8212填料和颜料599
8213增黏剂、增塑剂和助剂600
822聚异丁烯和丁基橡胶型密封胶600
8221异丁烯族聚合物密封胶的类型600
8222异丁烯族聚合物密封胶的品种及配制602
823聚异丁烯和丁基橡胶型胶黏剂607
8231异丁烯族聚合物胶黏剂的类型608
8232异丁烯族聚合物胶黏剂品种及配制611
参考文献616
第9章液体橡胶型密封胶与胶黏剂618
91概述618
92液体丁腈橡胶(NBR)型密封胶及胶黏剂619
921普通液体丁腈橡胶型密封胶及胶黏剂619
9211液体丁腈橡胶的制备及其在体系中的作用619
9212液体丁腈橡胶型密封胶和胶黏剂品种及配制621
922液体无规羧基丁腈橡胶密封胶和胶黏剂623
9221液体无规羧基丁腈橡胶的合成及其固化剂623
9222液体无规羧丁与环氧树脂或酚醛树脂的配合624
9223液体无规羧丁树脂型密封胶、胶黏剂品种及配制624
923液体端羧基丁腈橡胶密封胶和胶黏剂628
9231液体端羧基丁腈橡胶的增韧效果629
9232CTBN丙烯腈含量及其用量对粘接性能的影响629
9233CTBN增韧环氧树脂体系的微观结构630
9234CTBN及其改性体系的固化631
9235CTBN环氧型密封胶·胶黏剂品种及配制632
92351电子工业用CTBN环氧型密封胶·胶黏剂632
92352高性能和结构型的CTBN环氧型胶黏剂636
92353快固和适用于金属、塑料或带油表面的胶黏剂641
93液体聚丁二烯密封胶及胶黏剂646
931端羟基液体聚丁二烯密封胶及胶黏剂646
9311端羟基聚丁二烯的合成和基本性质646
9312丁羟的固化及固化剂647
9313丁羟型密封胶和胶黏剂的品种及配制649
93131端羟基液体聚丁二烯型密封胶和封装料649
93132粘金属和非金属基材的丁羟型胶黏剂651
932端羧基液体聚丁二烯型密封胶及胶黏剂655
933端硅烷基液体聚丁二烯密封胶及胶黏剂659
参考文献661
第10章密封胶·胶黏剂性能测试664
101密封胶·胶黏剂物理化学性能测试664
1011外观664
1012密度的测试664
1013密封胶黏度的测试665
10131压流黏度计法665
10132旋转式黏度计法666
1014触变性的测试666
10141密封胶下垂性的测试666
10142密封胶垂直流动性的测试667
1015密封胶不挥发分的测试667
1016密封胶表固时间的测试668
1017密封胶固化速度的测试668
1018密封胶的适用期测试669
1019密封胶的耐介质性能测试669
10191粘接型密封胶的耐介质性能669
10192非粘接型密封胶的耐介质性能670
10110密封胶密封性的测试670
10111密封胶pH值的测定671
10112密封胶贮存期的测定672
10113酸值的测定672
102密封胶·胶黏剂力学及老化性能测试673
1021弹性密封胶的硬度、100%定伸强度、断裂伸长率和拉伸强度的测试
方法673
10211试验器具及试样制备673
10212硬度测试673
10213100%定伸强度、断裂伸长率及拉伸强度测试673
10214结果记录及报告内容674
1022密封胶撕裂强度的测试674
1023密封胶剪切强度的测试675
1024密封胶静态压缩永久变形率的测定676
1025剥离强度试验677
10251T型剥离试验677
10252180°剥离试验678
1025390°剥离试验679
1026疲劳强度试验680
103密封胶·胶黏剂老化性能试验683
1031大气暴晒试验683
1032大气加速老化试验684
1033盐雾老化试验685
1034湿热老化试验685
参考文献686