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,經查資料,其生產工藝如下:
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?[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。
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 。 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:
在生產過程中,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,催化劑的用量對產品也有一定影響。
目前,國內生產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 : 生產工藝簡單、操作方便 ,可隨時調整配方、 更換產品品種和顏色。其缺點是 : 物料轉移時暴露在空氣中 , 在濕熱天氣生產或生產固化快的產品時容易產生結皮 ;物料轉移時損耗較多。 其生產工藝由于其技術含量較高,仍有探究與優(yōu)化。