常见单组分反应性弹性密封胶的固化机理及优缺点

目前，市面上常见的单组分反应型弹性密封胶种类较多，主要以硅酮类和聚氨酯类密封胶产品为主体，不同类型弹性密封胶的自身活性官能团和固化后主链结构的差异性导致其适用的部位和领域都存在或多或少的局限性。这里通过介绍几款常见的单组分反应型弹性密封胶的固化机理，并对比不同类型弹性密封胶的优缺点，从而加深认识与了解，进而在实际应用中做出合适的选择。

1、常见单组分反应型弹性密封胶固化机理

常见的单组分反应型弹性密封胶主要包括：硅酮类（SR）、聚氨酯类（PU）、端硅烷基改性聚氨酯类（SPU）、端硅烷基聚醚类（MS），预聚物的活性官能团差异性，固化反应机理不同。

1.1  硅酮类弹性密封胶固化机理

图 1  硅酮密封胶的固化机理

硅酮密封胶使用时预聚体与空气中的微量水分反应后，在催化剂作用下固化或硫化的，副产物为小分子物质，其机理如图1所示。按照固化时释放的小分子物质不同，硅酮胶还可以分为脱酸型、脱酮肟型、脱醇型，这几种类型的硅酮胶的优缺点总结于表1中。

表1. 几类硅酮胶的优缺点对比

1.2  聚氨酯类弹性密封胶固化机理

单组分聚氨酯类密封胶（PU）是分子主链上含有重复氨基甲酸酯链段（-NHCOO-）的一类聚合物。其固化机理是异氰酸酯与水作用形成不稳定的中间体氨基甲酸酯，然后快速分解生成CO2和胺，然后胺再与体系中过量的异氰酸酯反应，最后形成具有网络结构的弹性体，其固化反应式如下：

图 2. 聚氨酯密封胶的固化反应机理

1..3  硅烷改性聚氨酯类密封胶固化机理

图 3. 硅烷改性聚氨酯密封胶的固化反应机理

针对聚氨酯密封胶的一些缺点，近来将聚氨酯通过硅烷改性制备胶粘剂，形成主链为聚氨酯结构，端基为烷氧基硅烷的一类新的密封胶粘剂，称为硅烷改性聚氨酯密封胶（SPU）。这类密封胶的固化反应与硅酮类似，即烷氧基与湿气反应进行水解和缩聚，形成稳定的Si-O-Si三维网络结构（如图3），网络交联点与交联点之间为聚氨酯柔性链段结构。

1.4  端硅烷基聚醚类密封胶固化机理

端硅烷基聚醚密封胶（MS）是基于硅烷改性的单组分弹性粘接胶。其综合了聚氨酯和硅酮两者的优点，是新一代的粘接密封胶产品，不含PVC、硅油、异氰酸酯和溶剂。MS胶在室温下与空气中的湿气作用，使链端具有 -Si(OR) 或 -SiR(OR)- 结构的硅烷化聚合物发生链端水解而交联成具有Si-O-Si网状结构的弹性体，达到密封和粘接的效果，其固化反应过程如下：

图 4. 端硅烷基聚醚型密封胶的固化机理

2、常见单组分反应型弹性密封胶优缺点对比

2.1  硅酮类密封胶优缺点

      ⑴硅酮密封胶具有的优点：

      ①耐候、耐氧、耐臭氧、耐紫外线性能优异；②低温柔韧性好。

      ⑵硅酮密封胶存在的不足：

      ①再装饰性差且不可涂漆；①撕裂强度低；③耐油性不足；④不耐穿刺；⑤胶层易产生油状渗析物污染混凝土、石材等疏松基材。

2.2  聚氨酯类密封胶优缺点

      ⑴聚氨酯密封胶具有的优点：

      ①对多种基材具有良好的粘接性；②具有优良的低温柔性；③弹性好，具有优良的复原性，适用于动态接缝；④机械强度大，优良的耐磨性、耐油性及耐生物老化性能；⑤大多数单组分湿气固化聚氨酯密封胶是无溶剂型的，对基材和环境无污染；⑥密封胶表面可涂漆，使用方便。

      ⑵聚氨酯密封胶存在的不足：

      ①在高温高湿环境并以较快速度固化时，容易产生气泡，影响密封胶性能；②对无孔基材（如玻璃、金属等）的构件进行粘接密封时一般需施用底涂剂；③浅色配方易受紫外光老化，胶的贮存稳定性受包装及外界条件影响较大；④耐热和耐老化性能略显不足。

2.3  硅烷改性聚氨酯类密封胶优缺点

      ⑴硅烷改性聚氨酯密封胶具有的优点：

      ①固化不产生气泡；②具有良好的柔韧性、耐水解性以及耐化学品稳定性；③优越的耐候性，耐热，耐老化，产品储存稳定；④对基材适应性广，粘接时一般不需底涂胶；⑤表面可进行涂漆。

      ⑵硅烷改性聚氨酯密封胶存在的不足：

      ①耐紫外性能不及硅酮胶；②耐撕裂性较聚氨酯胶稍差。

2.4  端硅烷基聚醚类密封胶优缺点

      ⑴端硅烷基聚醚密封胶具有的优点：

      ①对大多数基材具有优良的粘接性能，可实现免底涂活化粘接；②耐热和抗紫外老化性能比普通聚氨酯要好；③可在其表面着漆。

      ⑵端硅烷基聚醚密封胶存在的不足：

      ①耐候性不如硅酮胶，老化后表面出现裂纹；②与玻璃粘接性差。

3、总结

通过以上介绍，我们对常用的几类单组分反应性弹性密封胶的固化机理有了初步的认识，通过对比其优缺点实现了对各产品的整体把握，在实际应用当中，可以根据粘接部位实际应用条件对密封胶进行针对性的选择，实现对应用部位的良好密封或粘接。