让粘接层充满弹性 - Wacker Chemie AG


让粘接层充满弹性

承受高动态应力的粘接层和防水膜所使用的材料必须同时具有弹性和抗撕裂性。GENIOSIL® XT新型硅烷封端聚合物的硅烷交联机制也为这些应用提供了众多优势。

右图:西班牙某城市屋顶鸟瞰图:自20世纪50年代以来,平屋顶已成为商用建筑和多层住宅建筑的典型特征。

通用汽车公司在1963年首次将挡风玻璃粘接在测试车辆的车身上,这宣告预制橡胶垫圈的时代从此终结。1978年,粘接技术成为美国汽车行业的标准惯例,此后不久便风靡全球——其原因不仅在于该工艺更加经济高效,还因为挡风玻璃在发生事故时不易碎裂,从而大大提升了汽车的安全性。弹性粘接也是其他行业的关键技术——尤其是在接合部位受到不断变化的作用力影响的场合。

弹性粘接广泛应用于道路车辆和轨道车辆,以实现部件与车身或车架等承载结构之间的有效连接。而建筑行业则使用弹性防水膜来补偿基材产生的热应力,并具有可靠的抗裂性能。

弹性胶粘剂和防水膜是否满足应用需求取决于所用基料的性能以及改性厂商的专业技术知识。瓦克最新推出的GENIOSIL® XT硅烷封端聚合物产品系列可用于配制具有高拉伸强度的抗剪材料,首次实现高弹性和高抗撕裂强度的完美结合。

动态载荷会造成被粘物移位。如果胶粘剂层足够牢固,并始终随被粘物移动(即必须能弹性拉伸),被粘物才能抵抗动态载荷。

冲击和震动并不是形成动态载荷的唯一原因,温度波动也会对接合部位施加应力。当两个被粘物不同程度地发生热胀冷缩时,温度应力随之产生。

防水膜就是一个典型代表。它以液态形式涂覆于阳台或露台等需要密封的建筑表面,固化后形成无缝防水膜。随着温度的波动,基材不断移位,密封层将承受巨大的动态应力。密封层必须适应裂缝边缘的不断移位,并在持续热胀冷缩的作用下继续保持抗裂性。

除了弹性外,胶粘剂在日常应用中还必须具备拉伸强度。在使用过程中,由于使用环境所致,或者因锯齿状物体从外部作用于胶粘剂层,从而可能导致胶粘剂层因局部过载而受损。如果胶粘剂不具备足够的抗撕裂强度,则即使破损面积很小,也有可能在下一次载荷循环期间开裂。

瓦克博格豪森应用实验室进行的一项测试表明,基于GENIOSIL® XT 50的液体防水体系可保护室外瓷砖免受潮湿和霜冻的损害。

无论动态载荷如何产生,都会引发不断波动的机械应力并作用于胶粘剂层。弹性胶粘剂层会随着被粘物而移动,并将应力分散至整个粘接区域,从而消散局部应力。

长久以来,聚氨酯胶粘剂一直是高动态应力下粘接应用的首选材料;而在防水膜领域,也普遍使用由聚甲基丙烯酸甲酯配制的胶粘剂产品。现在,这种情况即将改变。“我们的新型GENIOSIL® XT产品系列中的硅烷改性聚合物可使固化后的最终产品的机械性能与标准胶粘剂和密封胶的机械性能保持一致,”瓦克有机硅业务开发经理Lidia Miszke表示。

“与聚氨酯体系相比,采用GENIOSIL® XT配制的产品拥有更广泛的粘合性能,”

Lidia Miszke 建筑密封剂和胶粘剂市场经理

稳固、延展、抗撕裂

这一新产品系列以硅烷封端聚醚为基础。与传统硅烷相似,该系列产品在大气水分的作用下即发生交联和固化反应。“我们对新型聚合物进行了全面优化,使其具有较低粘度,且单位体积含有大量甲硅烷基,”瓦克博格豪森应用技术部门GENIOSIL® XT研发负责人Lars Zander博士解释说。“因此,该新型聚合物固化后可形成牢固而有弹性的网状结构。”其结果必然是,基于新型聚合物的胶粘剂层和防水膜均具有较高的内部强度,而且延展性和抗撕裂性同样出色,Lars Zander博士补充道。

广泛的配方选择

新型聚合物提供了极为广泛的配方选择。这不仅源于其低粘度,而且还因为它们与其他所有的GENIOSIL®硅烷改性聚合物具有良好的相容性,因此,它们之间可按任何比例进行混合,以调整基料体系的各种性能,满足特定的应用需求。

Geniosil® XT可用于配制无需粘贴标签的胶粘剂,比如平屋顶密封用胶粘剂。

易于加工

由于其粘度较低,GENIOSIL® XT 50和GENIOSIL® XT 55新型硅烷改性聚合物易于加工,且无需添加溶剂,具有许多传统基料无法企及的优势。此外,无论是否添加增塑剂或填料,改性厂商都能成功配制出所需要的聚合物,从而为其根据应用需求定制最终产品提供了广泛的配方选择,并为生产高填充和高性价比的最终产品提供了一种有效途径。最后,采用该新型聚合物配制的胶粘剂和密封胶可以添加任何颜料,从而为设计师开启了全新的设计空间。

“与聚氨酯体系相比,采用GENIOSIL® XT配制的产品拥有更广泛的粘合性能,”瓦克经理Lidia Miszke强调说。“所配制的产品将最终决定其在无需打底的情况下对许多常见材料的粘合性。”与聚氨酯相比,这些产品不易遭受湿气的侵蚀,而且由于GENIOSIL® XT聚合物不含任何游离异氰酸酯,因此可配制无需粘贴标签的胶粘剂和密封胶,Lidia Miszke继续补充说。

无需添加锡催化剂

作为一种α-硅烷封端聚合物,GENIOSIL® XT 50无需添加有机锡催化剂就能实现快速固化,因此适合生产不含锡的工业胶粘剂和抗裂防水膜。采用GENIOSIL® XT 50配制的产品,拉伸强度可达9 N/mm²,抗撕裂强度可达50 N/mm(根据ASTM D 624 B-91标准测量)。固化后的最终产品具有良好的机械性能,从而无需使用无纺布进行增强——这是采用液体防水体系进行平屋顶密封所需的传统工艺。此外,由于无需添加填料,改性厂商可生产出高透明度的胶粘剂和密封胶。

“我们的创新型GENIOSIL® XT硅烷封端聚合物适用于需承受高动态载荷的应用场合。”

Jürgen Herein 瓦克有机硅建筑密封胶和胶粘剂业务团队负责人

GENIOSIL® XT 55是一种γ-硅烷封端聚醚,可用于配制强力工业结构胶。这种胶粘剂需要同时具备出色的弹性和极佳的抗撕裂性。实验室测试显示,采用GENIOSIL® XT 55配制的产品,其剪切强度可达5 N/mm²,断裂伸长率约700%,抗撕裂强度可达16 N/mm(根据DIN ISO 34-1 标准测量)。这些都是汽车行业用车窗胶粘剂的典型指标。

“我们的GENIOSIL® XT新型硅烷封端聚合物适用于需承受高动态载荷的应用场合,”瓦克有机硅建筑密封胶和胶粘剂业务团队负责人Jürgen Herein表示。“GENIOSIL® XT可在技术上完全替代传统基料体系——而且在某些方面甚至更优。”