В настоящее время на рынке представлено множество распространенных типов однокомпонентных реактивных эластичных герметиков, в основном силиконовые и полиуретановые герметики.Различные типы эластичных герметиков имеют различия в активных функциональных группах и структуре отвержденной основной цепи.В результате существуют более или менее ограничения в его применимых частях и областях.Здесь мы представляем механизмы отверждения нескольких распространенных однокомпонентных реактивных эластичных герметиков и сравниваем преимущества и недостатки различных типов эластичных герметиков, чтобы углубить наше понимание и сделать правильный выбор в практическом применении.
1. Общий механизм отверждения однокомпонентного реактивно-эластичного герметика.
Обычные однокомпонентные реактивные эластичные герметики в основном включают: силикон (SR), полиуретан (PU), модифицированный полиуретан с силильными концевыми группами (SPU), полиэфир с силильными концевыми группами (MS). Преполимер имеет различные активные функциональные группы и разные механизмы реакции отверждения.
1.1Механизм отверждения силиконового эластомерного герметика
Рисунок 1. Механизм отверждения силиконового герметика
При использовании силиконовых герметиков форполимер вступает в реакцию со следами влаги в воздухе, а затем затвердевает или вулканизируется под действием катализатора.Побочные продукты представляют собой низкомолекулярные вещества.Механизм показан на рисунке 1. В зависимости от различных низкомолекулярных веществ, выделяющихся во время отверждения, силиконовый герметик также можно разделить на тип раскисления, тип декетоксима и тип деалкоголизации.Преимущества и недостатки этих видов силиконового клея сведены в таблицу 1.
Таблица 1. Сравнение преимуществ и недостатков нескольких видов силиконовых клеев
1.2 Механизм отверждения полиуретанового эластичного герметика
Однокомпонентный полиуретановый герметик (ПУ) представляет собой тип полимера, содержащий повторяющиеся уретановые сегменты (-NHCOO-) в основной цепи молекулы.Механизм отверждения заключается в том, что изоцианат реагирует с водой с образованием нестабильного промежуточного карбамата, который затем быстро разлагается с образованием CO2 и амина, а затем амин реагирует с избытком изоцианата в системе и, наконец, образует эластомер с сетчатой структурой.Формула реакции отверждения выглядит следующим образом:
Рисунок 1. Механизм реакции отверждения полиуретанового герметика.
1.3 Механизм отверждения силан-модифицированного полиуретанового герметика
Рисунок 3. Механизм реакции отверждения силан-модифицированного полиуретанового герметика
Ввиду некоторых недостатков полиуретановых герметиков недавно полиуретан был модифицирован силаном для получения клеев, в результате чего образовался новый тип герметизирующего клея с основной цепью полиуретановой структуры и алкоксисилановой концевой группой, называемый силан-модифицированным полиуретановым герметиком (SPU).Реакция отверждения этого типа герметика аналогична реакции отверждения силикона, то есть алкоксигруппы реагируют с влагой, подвергаясь гидролизу и поликонденсации с образованием стабильной трехмерной сетчатой структуры Si-O-Si (рис. 3).Точки сшивки сети и между точками сшивки представляют собой гибкие сегментные конструкции из полиуретана.
1.4 Механизм отверждения полиэфирных герметиков с концевыми силильными группами
Полиэфирный герметик с силильными концевыми группами (MS) представляет собой однокомпонентный эластичный клей на основе силановой модификации.Он сочетает в себе преимущества полиуретана и силикона и представляет собой новое поколение клеев-герметиков, не содержащее ПВХ, силиконового масла, изоцианата и растворителей.Клей MS реагирует с влагой воздуха при комнатной температуре, так что силанизированный полимер со структурой -Si(OR) OR -SIR (OR)- гидролизуется на конце цепи и сшивается в эластомер с Si-O- Структура Si-сетки для достижения эффекта герметизации и склеивания.Процесс реакции отверждения выглядит следующим образом:
Рисунок 4. Механизм отверждения полиэфирного герметика с концевыми силильными группами.
2. Сравнение преимуществ и недостатков распространенных однокомпонентных реактивно-эластичных герметиков.
2.1 Преимущества и недостатки силиконовых герметиков
⑴Преимущества силиконового герметика:
① Отличная устойчивость к атмосферным воздействиям, кислородоустойчивости, озону и ультрафиолету;② Хорошая гибкость при низких температурах.
⑵Недостатки силиконового герметика:
①Плохой ремонт, невозможность покраски;②Низкая прочность на разрыв;③Недостаточная маслостойкость;④Не устойчив к проколам;⑤Клейкий слой легко образует маслянистые фильтраты, которые загрязняют бетон, камень и другие рыхлые основания.
2.2 Преимущества и недостатки полиуретановых герметиков
⑴Преимущества полиуретанового герметика:
① Хорошая адгезия к различным основаниям;② Отличная гибкость при низких температурах;③ Хорошая эластичность и отличные восстановительные свойства, подходят для динамических суставов;④ Высокая механическая прочность, отличная износостойкость, маслостойкость и стойкость к биологическому старению;⑤ Большинство однокомпонентных полиуретановых герметиков, отверждаемых влагой, не содержат растворителей и не загрязняют основание и окружающую среду;⑥ Поверхность герметика может быть окрашена и проста в использовании.
⑵Недостатки полиуретанового герметика:
① При отверждении в условиях высокой температуры и высокой влажности с относительно высокой скоростью легко образуются пузырьки, что влияет на характеристики герметика;② При склеивании и герметизации компонентов непористых подложек (таких как стекло, металл и т. д.) обычно требуется грунтовка;③ Мелкий. Цветовая формула подвержена УФ-старению, а на стабильность клея при хранении сильно влияют упаковка и внешние условия;④ Термостойкость и устойчивость к старению немного недостаточны.
2.3 Преимущества и недостатки силан-модифицированных полиуретановых герметиков
⑴Преимущества полиуретанового герметика, модифицированного силаном:
① При отверждении не образуются пузырьки;② Обладает хорошей гибкостью, устойчивостью к гидролизу и химической стойкостью;③ Отличная атмосферостойкость, термостойкость, устойчивость к старению, стабильность при хранении продукта;④ Широкая адаптируемость к основаниям при склеивании. Как правило, грунтовка не требуется;⑤Поверхность можно покрасить.
⑵Недостатки силан-модифицированного полиуретанового герметика:
① Устойчивость к ультрафиолетовому излучению не такая хорошая, как у силиконового герметика;② Сопротивление разрыву немного хуже, чем у полиуретанового герметика.
2.4 Преимущества и недостатки полиэфирных герметиков с концевыми силильными группами
⑴Преимущества полиэфирного герметика с концевыми силильными группами:
① Обладает отличными связующими свойствами с большинством оснований и может обеспечить активационное склеивание без грунтовки;② Он обладает лучшей термостойкостью и устойчивостью к УФ-старению, чем обычный полиуретан;③ На его поверхности можно нанести краску.
⑵Недостатки полиэфирного герметика с концевыми силильными группами:
① Устойчивость к атмосферным воздействиям не такая хорошая, как у силиконового силикона, и после старения на поверхности появляются трещины;② Плохая адгезия к стеклу.
Благодаря приведенному выше введению у нас есть предварительное понимание механизмов отверждения нескольких широко используемых типов однокомпонентных реактивных эластичных герметиков, и, сравнивая их преимущества и недостатки, мы можем достичь общего понимания каждого продукта.В практическом применении герметик можно выбирать в соответствии с фактическими условиями применения склеиваемой детали, чтобы добиться хорошей герметизации или склеивания прикладной детали.
Время публикации: 15 ноября 2023 г.