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硅酮密封胶原料一路高歌 备胎MS一夜转正?
类别:辅材与设备  日期:2021-9-1  来源:兴发凌志  点击率:13992  打印 关闭

 

有机硅原料涨势一路高歌猛进,中下游硅酮胶市场进退两难。MS胶在某些方面性能不亚于硅酮胶,是否可以用MS胶完全取代硅酮密封胶?

 

答案必然是否定的!

 

自MS胶于1979年在日本问世以来,已有40余年发展历史。参考2016年数据,在MS胶发展最为成熟的日本,MS胶、硅酮胶市场占比分别为45%、19%;此外,MS胶在欧洲、美国市场占比为30%、23%。因此,MS胶距离“密封胶王冠”还有很远的距离,更别说在2010年才进入中国、仅2%的市场占有率的中国市场一夜转正。


 

 

客观来说,MS胶发展潜力巨大,但目前无法代替硅酮密封胶。

MS胶由于具有粘接材料广泛、环保、耐候、可涂饰、无污染等优异特点,随着国家对装配式建筑的推广以及人们对绿色生活的向往和对环保装修的追求,MS胶在某些应用场景中能替代硅酮胶,具有广阔的发展空间,需要的是时间
 

硅酮密封胶技术、市场等发展已经相对成熟且在一些应用场景中目前仍具有不可替代性,强行使用MS胶替代硅酮胶,存在着巨大的隐患。
 

01 MS胶在国内现状及问题

 

据中国胶粘剂和胶粘带工业协会统计,2020年我国硅烷改性(MS)胶粘剂获得了近40%的高增长率,并且连续三年保持20%以上的增长率,MS胶产业名副其实地进入了爆发式增长期,行业前景光明。

 

但是也存在一些问题。

 

1.技术因素:MS胶生产工艺的严格要求(MS胶要求设备能够抽真空、加热冷却,具有高速分散盘等)以及核心技术(生产过程中对水分的控制要求极高,“物理/化学除水“”工艺控制等技术)的难度较高;


 

2.产品品质及价格等多方面因素:大量受高利诱惑纷纷转型生产MS胶的厂家缺乏成熟的MS胶生产工艺,难以维持产品质量的稳定性,产品质量无法保证;目前在国内MS胶品质参差不齐,可供选择的优质MS胶产品非常少,市场售价也相比硅酮密封胶高;


 

3.MS胶及装配式建筑市场成熟度和规范性因素:MS胶以及将其应用于装配式建筑的市场成熟度与日本、欧美国家有很大的差距。日本及欧美国家装配式装修技术已有较为完善的体系,MS胶因而被广泛应用;但国内装配式建筑及其一体化装修虽有国家政策大力支持,仍处于起步阶段,人们接受度不高。MS胶在2010年前后进入中国,与硅酮胶相比,市场相对不成熟,不规范。


 

4.MS胶在一些特殊应用场景和特定需求中无法胜任。例如,MS胶大部分不能满足GB/T29755《中空玻璃用弹性密封胶》标准的全性能检测,耐温性能较差,以MS胶制作中空玻璃极易出现密封胶开裂、脱粘,中空玻璃漏气、漏水,导致中空玻璃提前失效,无法满足GB/T11944-2012《中空玻璃》提出的“中空玻璃的预期使用寿命至少应为15年”的要求。

 

 

凌志-990  硅酮结构密封胶

 

02 MS胶主要原料

 

MS胶全名是改性硅烷聚醚胶,是继聚硫胶、硅酮胶、聚氨酯胶之后发展起来的新一代建筑密封胶。MS胶主要原料包括:端烷基聚醚(MS预聚体)、增塑剂,气相白炭黑、硅烷偶联剂、催化剂、耐老化助剂,除水剂等。

 

MS胶主要原料

 

MS预聚体本身强度不高,若采用其制备密封胶,必须添加能起到一定补强作用的填料。


 

填料的种类和用量显著影响密封胶的力学性能和流变性能。如在透明MS胶的制备中,通常采用白炭黑作为补强填料。


 

增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子间的范德华力,从而增加聚合物分子链的移动性,降低聚合物分子链的结晶性,即增加了聚合物的塑形,表现为聚合物的硬度、模量、软化温度和脆化温度下降,而伸长率、曲挠性和柔韧性提高。常见的是DOP邻苯二甲酸二辛脂、DCP邻苯二甲酸二苄脂、DBP邻苯二甲酸二丁脂等。密封胶中加入DOP,能够起到增加流动性、降低硬度、调整模量的作用,但是如果加入过量不仅会造成DOP的迁移和渗出,还会影响密封胶的下垂性和力学性能。


 

催化剂具有两大作用:(1)室温下加速交联固化,缩短固化时间;(2)赋予胶料良好的贮存稳定性。其中最常见的催化剂是二月桂酸二丁基锡。


 

硅烷偶联剂的分子中同时具有两种不同化学性质的官能团,一端的烷氧基能与空气中的水分反应生成活性的硅羟基,硅羟基能与基材表面的羟基发生缩合反应,形成稳定的化学键作用;另一端的反应性官能团能与聚合物反应结合,在密封胶和基材之间形成一种类似于桥梁的作用。同时,硅烷偶联剂还能作为聚合物固化反应的交联剂,提高最终MS 胶产品的交联密度。


 

耐老化助剂:MS聚合物分子链主要由C—C 键及 C—O 构成,其键能相对 Si—O 键较低,在紫外光照射下更容易断开,会影响MS 胶的耐老化性能,因而需要在配方体系中加入耐老化助剂,提升其耐老化性能。


 

除水剂:单组分MS密封胶的湿气固化机理决定了其体系中水分越少越好,保证其在贮存期内(360d)性能基本没有变化。常被用作密封胶除水剂的是乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。

 

03 MS胶主要优势

 

目前市场上最为常见的几种密封胶分别为:硅酮胶(SR)、聚氨酯胶(PU)、硅烷改性聚醚胶(MS)。

 

SR硅酮胶

 

以聚二甲氧基硅氧烷为主要原料制备而成的密封胶,该密封胶具有优良的弹性,耐候性好,硅酮密封剂(市场上大部分的玻璃胶、幕墙胶)具有固化快, 不起泡, 粘接强度高,能与无孔材料表面牢固粘接, 耐湿热、耐老化性能优异, 储存稳定性好等特点, 但是撕裂强度低, 不耐穿刺, 胶层易产生油状渗析物污染混凝土、石材及其他饰物, 装饰性差, 且不能涂漆。

 

PU聚氨酯胶

 

以聚氨酯预聚体为主要成分,该类密封胶具有较高的拉伸强度,优良的弹性,但是耐候性,耐介质腐蚀;耐水性差,施工时有刺激性气味,危害健康,固化速度慢且固化过程中会释放二氧化碳而容易产生气泡,影响胶的外观以及力学性能,不能长期耐热而且单组分胶贮存稳定性受外界影响较大,高温热环境下使用可能产生气泡和裂纹。

 

MS硅烷改性聚醚密封胶

 

以端硅烷基聚醚为基础聚合物制备而成的密封胶。MS密封胶兼有硅酮密封胶和聚氨酯密封胶的优点和长处,表现出较好的耐候性、耐久性,较高的抗形变位移能力,良好的粘结性、涂饰性、环境友善性和优良作业性等优点。

 

MS胶和硅酮胶、聚氨酯密封胶的性能对比

类别

粘接性

涂饰性

操作性

弹性

耐候性

环保性

耐热性

储存性

SR硅酮胶

一般

一般

非常好

非常好

MS胶

较好

非常好

一般

PU聚氨酯胶

一般

一般

一般

一般

一般

 

 

1.对基材粘接的广泛性

 

由于基础聚合物(端硅烷基聚醚)的低表面能和高渗透力,不仅适用于绝大多数建筑材料,对亚克力、ABS、玻璃、混凝土等多数无机、金属和塑料基材具有良好的的粘结力,基材简单处理即可产生良好黏附性。


 

金属

不锈钢/铝合金/镀锌板/铁等

非金属

石材/玻璃/大理石/花岗岩/混凝土等

塑料

PVC/PC/ABS/PMMA/PET/PAT/PA等

其他

木材等

 

2.优良的耐候性能

 

MS硅烷基聚醚以聚醚为长链,以硅烷氧基封端,聚醚长链具有低不饱和度、高分子量且分布窄的特点,端基是可水解的硅氧烷基团。

 

密封胶主链及键能
 

类别

主链

键能

主链

键能

主链

键能

硅酮胶

Si-O

451

 

 

 

 

聚氨酯胶

C-N

305

C-O

326

C-C

332

MS胶

Si-O

451

C-O

236

C-C

332

 

MS胶经过室温湿固化会形成Si-O-Si键为交联点的以柔性聚醚长链相连接的网络结构,这种体系不仅具有优良的耐候性、耐水性、耐老化和耐久性能,而且能有效地抑制和避免密封胶经长期使用后表面裂纹的产生。

 

【拓展】PU聚氨酯胶主链中含有的大量C-N键,与硅酮胶和改性聚醚胶相比,其键能最低。在长期的阳光照射下,聚氨酯胶分子链中的C-N键容易发生断链,出现粉化、开裂现象,这也是PU聚氨酯胶耐候性不如SR硅酮胶和MS改性聚醚胶的主要原因。  

 

优质的MS胶长期暴露在户外依然可以保持良好的弹性,胶体本身不会产生气泡,不会产生龟裂,粘接强度持久如一,具备良好的触变性和挤出性,适应室外、室内、潮湿、低温等多种作业环境。

 

 

3.环保性能

 

 

端硅烷基聚醚粘度低,具有良好的作业性,无需使用有机溶剂调节配方的工艺操作性能,因此,MS胶生产中可以完全做到不添加任何有机溶剂和甲醛甲苯二甲苯,无毒、无味、VOC含量是最低的,VOC释放远远低于国家标准,环保绿色,是最环保的建筑胶产品。

 

 

传统的溶剂型密封胶因含有溶剂,会释放出甲醛、VOC等有害物质。

 

【拓展】除了挥发组分外,PU聚氨酯胶还含有一定量游离的异氰酸酯,对人有一定的危害,有人感到头昏、头痛、恶心、呼吸急促,甚至有极少人闻后这种气味就立即呕血,严重的还会当即昏迷过去;它可在人体内聚集,长期在高浓度气体环境中会造成皮肤粘膜受损,毒害中枢神经系统,引起内脏功能紊乱至中毒,并且有潜在的致癌作用。使用时需注意保持良好的通风,采取必要的保护措施。

 

4.可涂饰性

 

普通的硅酮密封胶由于表面能低,会因表面张力的收缩致使涂饰无法维持,不能形成均一的漆膜,涂饰性较差因而不能刷漆上色,只能根据用户需求调配成用户所需的颜色;

 

而MS胶可刷漆上色,形成光滑、均一的漆膜,具有较好的可涂饰性。

 

5.耐污性

 

非专用、特殊配方的硅酮胶本身含有硅油、增塑剂等未交联反应物,会慢慢渗出胶体表面,产生静电吸附灰尘,在建筑接缝表面形成难以清除的污垢;

 

MS胶由于不添加任何易挥发溶剂或易迁移增塑剂,不含硅油、硅树脂,不会逸出油性分子物污染建筑表面和接缝,能长久保持建筑物的美观。

 

MS胶的优点总结
 

MS密封胶兼有硅酮密封胶和聚氨酯密封胶的优点和长处,主要体现在以下方面:

 

抗形变位移能力强,已经广泛应用于装配式建筑;

良好的粘结性,对各种基材具有良好的粘接性,包括金属、混凝土墙面/平面屋顶;

可涂饰性好,可良好适应大部分涂料;

健康环保,低VOC、不含异氰酸酯、不含溶剂;

耐污性好,能够保持良好的外观

 

04 MS胶的应用

 

MS胶因其优异的性能,目前在建筑装饰上有着广泛的应用,主要应用于建筑工程和装饰装修的粘接、填缝、接缝、密封和防水、补强等领域。

 

预制装配式建筑,就是将建筑中的结构件,包括:墙体、梁、柱、楼板、飘窗和楼梯等钢筋混凝土构件,在工厂完成生产,再运输到工地现场吊装、拼接装配的一种施工方式。


 

【提示】装配式建筑中密封胶作为最主要的嵌缝材料,主要应用于各种构件之间,尤其是预制外墙板(PC墙板)间的连接和密封;位于建筑外立面上的预制外墙板(PC墙板),直接暴露在大气环境中;温度、湿度、建筑荷载、阳光照射等多种因素都会对其性能造成影响。因此,装配式建筑对密封胶的综合性能都有很高的要求,MS胶的品质显得尤为关键。

 

国内外标准对接缝用密封胶主要力学性能要求

 

检测项目

GB/T 14683-2017

JIS A5758-2004

JC/T 881-2001

位移能力等级

25LM

25LM

25LM

弹性恢复率%

≥70%

≥70

≥80

拉伸模量
Mpa

23

≤0.4

≤0.4

≤0.4

-20

≤0.6

≤0.6

≤0.6

 

MS胶在装配及建筑领域的应用优势明显。如在装配过程中,MS胶最大的优势在于可以简化操作过程,缩短工期,提高生产效率,对各种基材有良好的附着力;对工人健康无副作用;可以降低能耗,室温条件下即可打胶;产品可喷涂的优势在组装行业特别明显。

 

类别

位移能力

伸长率

恢复能力

SR硅酮胶

非常好

非常好

非常好

MS胶

非常好

非常好

PU聚氨酯胶

一般

一般

一般

 

MS胶具备适宜应力缓和能力和较好的弹性恢复率,能追随预制外墙板由于结构热胀冷缩、风荷载、地震作用、不均匀沉降等环境影响下产生的接缝伸缩和剪切变形,综合性能优秀。
 

除装配式建筑外,随着人们对MS胶本身优点的认识不断加深,在冷藏车、集装箱、电梯等工业领域的应用也在不断扩展。

 

05 兴发凌志MS胶

 

产品说明:

 

LZ4100MS装配式建筑密封胶是一款专门为装配式建筑的各类填缝而设计的低模量、室温固化的单组分硅烷改性聚醚密封胶。产品按日本标准设计及采用日本原材料。该产品具有良好的耐候性及耐久性,在各种接缝使用经过长时间也能保持良好的密封性能。

 

主要特性:

 

单组分,无溶剂、环保,低VOC挥发;

良好的耐候性及耐久性;

低模量,具有很强的位移能力;

低温施工性能优良:

无污染,不留挂,胶体表面可涂饰。

 

基本用途:

 

装配式建筑外墙PC板、 公路桥梁地下防水工程等建筑接缝的密封;

石材幕墙、铝板幕墙、 玻璃幕墙等板片接缝防水密封。

 

符合标准:

 

GB/T14683-2017(MS GB/T 14683-I-F-25LM)

 

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