1、第26卷第2期 201206 沈阳化工大学学报 JoURNAL OF SHENYANG UNIVERSITY OF CHECAL TECHNOLOGY Vo126 No2 Jun2012 文章编号：20952198(2012)02013905 中空玻璃用丁基热熔密封胶的研究 纪楠，张秀斌 (沈阳化工大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳110142) 摘要：研究密封胶配方中丁基橡胶、萜烯树脂、填料、聚异丁烯、聚乙烯的用量对中空玻璃用丁 基热熔密封胶性能的影响结果表明：随丁基橡胶用量的增加，密封胶的冷流性与高温流动性减 小，剥离强度与硬度增大；随萜烯树脂用量的增加，密封胶的冷流性、高温流动性、剥离强度
2、及硬度 均增大；随碳酸钙用量的增加，密封胶的冷流性、高温流动性及硬度增大，剥离强度先减小后增大； 随聚异丁烯用量的增加，密封胶的高温流动性增大，冷流性能与硬度减小，剥离强度先增大后减 小；随聚乙烯用量的增加，密封胶的冷流性、高温流动性及硬度减小，剥离强度先增大后减小，由此 确定最佳配方该胶具有良好的粘结性、抗冷流性、高温流动性以及防水气密性，能够满足中空玻 璃密封和结构强度的要求 关键词： 中空玻璃；丁基橡胶；热熔密封胶 doi：103969jissn20952198201202010 中图分类号：TQ33038 文献标识码：A 、 近年来，随着房地产行业的快速发展，用于 房屋门窗的中空玻璃得
3、到了人们的青睐中空玻 璃具有优良的隔音性能、防结露性能、良好的隔 热性能、抗老化性能以及透光度好等优点，因此 成为重要的节能建筑材料中空玻璃密封胶是决 定中空玻璃质量性能的主要因素，无论是传统的 槽铝型还是新型复合胶条中空玻璃，其密封胶的 选择和使用都是最重要的一个环节 J本文研 制的中空玻璃热熔密封胶是100固体的单组 分密封胶，以丁基橡胶、聚异丁烯为基料经过混 炼制备而成，专为密封中空玻璃工业而设计 1 实验部分 11实验原料与仪器 丁基橡胶(1751)，北京燕山石化公司；再生 丁基橡胶，盘锦市黑马胶业集团；聚异丁烯(B10 黏均相对分子质量为40 000)，德国巴斯夫；萜 烯树脂(软化点
4、为100 oC)，山西省化工研究所； 轻质碳酸钙，市售；沉淀法白炭黑，市售；聚乙烯 (LDPE)，北京燕山石化公司SK-160B型开放 式塑炼机，上海轻工业机械股份有限公司；DHG- 9070型鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公 司；VIC一1501型艾科勒电子天平，德国赛多斯集 团；XHS型邵尔橡塑硬度计，上海精宏实验设备 有限公司 12性能检测 121冷流性与高温流动性测试 称20 g炼好的胶料，放人130 oc的烘箱里 加热使其具有一定的柔软性，制成圆球状，待制 样温度降至室温后，放到干净的玻璃片上， 冷流性测试试样放人80烘箱，高温流动性测 试试样放入150烘箱，1 h后取出测量密封胶
5、 制样与玻璃片粘接圆的直径5个，取平均值， 记录 收稿日期：20111026 作者简介：纪楠(1986一)，女，辽宁沈阳人，硕士研究生在读，主要从事热熔密封胶方面的研究 通讯联系人：张秀斌(1960一)，男，辽宁沈阳人，教授，硕士，主要从事聚合物共混改性方面的研究 沈阳化工大学学报 2012拄 122定温硬度测试 根据国家标准GBT2941进行热熔胶的邵 氏硬度(XHS)实验 123剥离强度测试 将胶料放入130 oc烘箱，待胶料变软后，取 适量胶料粘于长5 cm、宽1 cm的铝条上，再将 粘有胶料的铝条放入150 oC烘箱，30 min后取出， 将其迅速粘到洁净的玻璃片上，压实，静置24 h
6、 后用弹簧秤测量密封胶制样的90。剥离强度 剥离强度=拉力(N)宽度(m) 124水煮密封性能测试 称取10 g炼好的胶料，放入130 oC的烘箱里加 热使其具有一定的柔软陛，制成圆环状放到2块洁 净的玻璃片之间压实，然后放人150 oc烘箱中，5 min后取出，静置24 h后，放人60 oc的水浴锅中煮 2 h取出，再放人一l5下黼h反复5次，每次 水煮冰冻后观察试样是否漏气漏水，开缝等 2实验结果与讨论 21丁基橡胶用量对密封胶性能的影响 丁基橡胶是制备密封胶的主要原料，其使用 量不仅对密封胶的性能影响很大，同时也决定密 封胶的生产成本因此对其用量的分析至关重 要丁基橡胶用量对密封胶性能的
7、影响见图1、 图2从图1可看出，密封胶的冷流性和高温流 动性都随丁基橡胶用量的增大而减小流动直径 减小意味着随丁基橡胶使用量的增大，密封胶的 体系黏度逐渐增大，室温下冷流现象逐渐减弱 昌 吕 、 4皿 幅 0 w(丁基橡胶)， 图1 丁基橡胶用量对密封胶冷 流性与高温流动性的影响 Fig1 The effect of the amount of butyl rubber on cold flow and high-mmperature fluidity of the secant 从图2可看出，密封胶的硬度和剥离强度均 随丁基橡胶用量的增大而缓慢增大胶体硬度较 大不利于生产加工，在添加软化剂量
8、一定时，丁 基橡胶的用量增大，会使胶体硬度增大，内聚强 度增大，这与图1冷流性能结果表达一致丁基 橡胶是一种线型高分子共聚物，分子链上仅含少 量或不含不饱和键，分子排列紧密，使其具有优 良的密封性 它的长链大分子结构使其对玻 璃等多种材料具有良好的粘附力丁基橡胶本身 具有一定的粘附性，但粘附力达不到使用要求， 剥离强度较小，可以添加增黏剂进行调节综合 考虑选择丁基橡胶质量分数l55为最佳 44 43 警42 话41 40 昌 Z 、 鳗 褪 图2丁基橡胶用量对密封胶硬度与剥离强度的影响 Fig2 The effect ofthe amount ofbutyl rubber on hardnes
9、s and peel strength of the secant 22萜烯树脂用量对密封胶性能的影响 增黏剂用于改善密封胶的粘合强度和加工 工艺性等，常从松香、萜烯树脂等中选取，但是松 香中的小分子组分挥发会产生烟雾，影响中空玻 璃的采光性 j，故选择萜烯树脂作为密封胶的 增黏剂，研究其用量对胶体性能的影响 从图3可以看出，随萜烯树脂用量的增大密 封胶的流动直径逐渐增大，冷流现象与高温流动 性增强这是由于萜烯树脂增多，通过其分子对 橡胶的渗透作用，可加速配合剂在胶料中的混合 分散速度，通过萜烯分子对大分子的分割包围与 隔离作用，使分子间距离增大，密封胶变稀，容易 出现冷流现象，随着温度升高，
10、萜烯树脂开始融 化，高温流动性增大 从图4可看出，随萜烯树脂填充量的增大密 封胶的硬度与剥离强度增大由于萜烯树脂本身 硬度大，且大量填充后容易从密封胶体系内迁移 g叫， 埘需 0 加 醯 第2期 纪楠，等：中空玻璃用丁基热熔密封胶的研究 141 析出，使密封胶体系加速硬化，导致密封胶硬度 增大萜烯树脂可改善密封胶对基材的润湿性和 初粘性，使粘结力提高检测时可看到密封胶的破 坏类型由界面破坏转变为内聚破坏随着萜烯树 脂使用量的增大，密封胶粘结性提高，剥离强度增 大，破坏类型由界面破坏转变为内聚破坏 虽然密封胶的内聚强度随萜烯树脂使用量的 增大而减小，但可通过加入填料进行调节体系的刚 性，综合考虑
11、，选择萜烯树脂使用量为100份 g 宣 、 4皿 帽 0 图3萜烯树脂用量对密封胶冷 流性与高温流动性的影响 Fig3 The effect ofthe amount ofterpene resin on cold flow and high-temperature fluidity of the sealant 图4萜烯树脂用量对密封胶硬度与剥离强度的影响 Fig4 The effect of the amount of terpene resin on hardness and peel strength of the sealant 23填料的选择及用量影响 在密封胶中加入适当填料具有补
12、强作用，并 且可降低生产成本，常用的胶黏剂填料有轻质碳 酸钙、白炭黑等，但由于白炭黑不利于密封胶的 水煮密封性，所以实验选择轻质碳酸钙作为密封 胶的填料，研究其用量对密封胶性能的影响 从图5可看出，随碳酸钙用量的增加，密封 胶流动直径减小，说明碳酸钙可提高密封胶的体 系黏度，抗冷流性增强，密封胶冷流现象减弱 从图6可看出，随碳酸钙的增加，密封胶体 系硬度和剥离强度均呈现先增大后减小的趋势， 碳酸钙虽然可以提高密封胶的内聚强度，降低成 本，但是不能过多，否则会影响密封胶的粘结性， 降低密封胶的剥离强度，不利于密封胶的制备 综合考虑，选择轻质碳酸钙用量为100份 暑 昌 、 删 需 0 轻质碳酸钙
13、填充量，份 图5轻质碳酸钙用量对密封胶冷 流性与高温流动性的影响 Fig5 The effect of the amount of calcium carbonate on cold flow and high-tenname fluidity ofthe sealant 图6轻质碳酸钙用量对密封胶硬度 与剥离强度的影响 Fig6 The effect of theamount of calcium carbonate on hardness and peel strength ofthe sealant 24聚异丁烯用量对密封胶性能的影响 密封胶加工过程中，一般需要加入一定量的 软化剂，这通
14、常是一种能使胶具有一定柔软性的 低分子物质它们不仅能增加胶料的可塑性、流 动性、黏着性，便于加工成型等工艺操作，还有利 于粉末状配合剂分散 J本实验采用的是中分 子聚异丁烯，它本身具有一定的粘结性，所以既 可作为增黏剂同时也可作为软化剂聚异丁烯用 如躯 勰 guv 俩 鹾 0 暑叫 俩需塔 0 目乏 、越霞犍丽 ：兮 舳；2 ：2 矾 鼹 毛 话 一 g乏 、越骥褪蔼 2 0 8 6 4 2 0 8 6 4， 4 4 3 3 3 3 3 2 2 2 4 铝 铊 H 旨 142 沈阳化工大学学报 2012焦 量对密封胶性能的影响如图7、图8所示 昌 昌 、 4皿 需 0 图7聚异丁烯用量对密封胶
15、冷 流性与高温流动性的影响 Fig7 The effect of the amount of polyisobutylene on cold flow and high-temperature fluidity ofthe sealant 基 Z 、 鼎 褪 图8聚异丁烯用量对密封胶 硬度与剥离强度的影响 Fig8 The effect ofthe amount ofpolyisobutylene ON hardness and peel strength of the seala，nt 从图7可看出，随聚异丁烯用量的增大密封 胶流动直径逐渐增大，冷流现象和高温流动性增 强这是因为聚异丁烯作为
16、增塑树脂加入到橡胶 中，在一定的温度和力的作用下增大了橡胶分子 间的距离，降低了分子间的作用力，增加了分子 链的活性，使得密封胶的流动性增大 从图8可看出，随聚异丁烯使用量的增大密 封胶硬度逐渐减小，剥离强度先增大后减小这 说明聚异丁烯作为软化剂，达到了对生胶软化的 效果软化作用主要来自于聚异丁烯对橡胶的 “稀释”作用，主要通过其分子对橡胶的溶胀和 渗透作用，增大分子间距离，减小相互作用 力 J，硬度减小少量聚异丁烯存在时，它以增 加密封胶的粘结性为主，主要作为增黏剂，当聚 异丁烯用量过多时，以软化作用为主，使密封胶 流变性变强，另外聚异丁烯过多时，容易向密封胶 的粘结界面迁移，形成弱的粘结层
17、，导致粘结强度 降低测试时观察到聚异丁烯用量150份左右时， 密封胶破坏类型由内聚破坏转变为界面破坏 聚异丁烯使用量增大使密封胶硬度减小的 同时，必定会增大胶体的冷流性，综合考虑选择 聚异丁烯用量为150份 25聚乙烯用量对密封胶性能的影响 聚乙烯用量对密封胶性能的影响如图9、图 10所示实验结果表明，聚乙烯可提高密封胶体 系的内聚强度，而对粘结强度影响不明显 昌 昌 、 0 昌 昌 、 需 p 0 -20 0 20 40 60 80 10012014O160 聚乙烯填充量，份 图9聚乙烯用量对密封胶冷流性与高温流动性的影响 Fig9 The effect of the amount of p
18、olyethylene On cold flow and hightemperature fluidity ofthe sealant 、 旨 聚乙烯填充量份 图10聚乙烯用量对密封胶硬度与剥离强度的影响 Fig10 The effect of the amount of polyethylene on hardness and peel strength of the sealant 从图9可看出，随聚乙烯用量的增大，密封 胶的冷流性和高温流动性逐渐减小当聚乙烯填 充量为125份时，密封胶的抗冷流性和高温流动 性均比较好，能够满足密封胶的性能从图1O可 看出，随聚乙烯用量的增大，密封胶的硬度
19、逐渐 增大，剥离强度先增大后减小聚乙烯在室温条 件下，结晶度高，能够提高密封胶的硬度当聚乙 guv 埘 0 鼯 醌 如 如 加 ：2 H，越 话 一 z 、 骥艇 帅 鲫；2 ：2 如 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 第2期 纪楠，等：中空玻璃用丁基热熔密封胶的研究 143 烯用量为125份左右时，密封胶破坏类型由内聚 破坏转变为界面破坏综合考虑，选择聚乙烯填 26最佳配方性能测试 充量为1 25份最佳 最佳配方性能测试结果见表1 表1 密封胶最佳配方测试结果及与美国密封胶的比较 Table 1 The performance test results of the best form
20、ulation of this experiment and the sealant of the US 3结论 通过实验研究中空玻璃密封胶中各组分的 填充量对密封胶性能的影响，确定了最佳配方 (以丁基橡胶用量为100份，其他各物质用量份 数相对于100份丁基橡胶)为再生丁基橡胶75 份，聚异丁烯150份，萜烯树脂100份，轻质碳酸 钙100份，聚乙烯125份，丁基橡胶在密封胶中 的质量分数为155该密封胶对环境的适应 能力强，密封胶的粘结强度随着试验周期的延长 而增大，能够保证密封效果 参考文献： 1郭庆时，刘丹丹，张利国中空玻璃密封胶的研究 进展J化学建材，2005，21(1)：4649
21、2 橡胶工业手册编写小组橡胶工业手册：第一分 册生胶与骨架材料M北京：石油化学工业出版 社，1974：477-479 3 朱本玮，邝生鲁中空玻璃热熔丁基密封胶的研究 J粘接，2006，27(4)：l8 4邓本诚，纪奎江橡胶工艺原理M北京：化学工 业出版社，1984：153154 5张海，赵素合橡胶及塑料加工工艺M北京：化 学工业出版社，2001：2139 Research of Hot Melt Sealant in the Insulating Glass JI Nan，ZHANG Xiubin (Shenyang University of Chemical Technology，Shen
22、yang 1 10142，China) Abstract：This paper studied the impact of the amount of butyl rubber，terpene resin，filler，polyisobuty lene and polyethylene on properties of the hot melt sealant in the insulating glassThe results showed that， with the increase of the amount of butyl rubber，the cold flow and high
23、temperature fluidity of sealant were reduced，and peel strength and the hardness of sealant were increasedWith the increase of the a mount of terpene resin，the cold flow，hightemperature fluidity，peel strength and the hardness of sealant were increasedWith the increase of the amount of calcium carbona
24、te，the cold flow，hightemperature flu idity and the hardness of sealant were increasedpeel strength of sealant were first reduced then increased With the increase of the amount of polyisobutylene，hightemperature fluidity of sealant were increased， the cold flow and the hardness of sealant were reduce
25、d，peel strength of sealant were first increased then reducedWith the increase of the amount of polyethylene，the cold flow，hightemperature fluidity and the hardness of sealant were reduced，and peel strength of sealant was first increased then reducedThen the best formulation was determinedThe experiment showed that the sealant had some fine properties，such as good adhesion，resistance to cold flow，high mobility and water tightness，to meet the requirement of the sealing and the structural strength of the insulating glass Key words：hollow glass； butyl rubber；hot melts ealant
