2.4.1 单组分湿固化密封剂

　　单组分密封剂主要用于建筑连接处嵌缝和汽车玻璃直接安装，此时使用速度至关重要，且应适应施工环境温度和湿度。汽车制造业中主要使用中、高模量密封剂。汽车挡风玻璃需高模量密封剂，车体粘接密封用中模量,以提高抗扭曲性。建筑密封剂常常仅用作填缝而不起粘接作用，因此要求其具有低模量伴以高形变下抗破坏性能，以保证在冷热交变时或在受外力冲击时能适应位移变量而无损。发达国家几乎90％现生产的汽车挡风玻璃采用直接安装玻璃工艺，美、欧、日几乎全部。该工艺不仅解决了安全问题，且因结构符合空气动力学原理，可减少气流阻力，使车速加快，节约能源。每扇玻璃窗平均需800-1000g聚氨酯胶粘密封剂。现该工艺已扩展到汽车后、侧窗。又因性能/价格诱人，正拓宽到卡车、大轿车、火车客车厢以及城市轻轨车厢等方面应用。其用量正在快速增长。

　　汽车挡风玻璃用胶粘密封剂是由聚氨酯预聚物加有触变剂、稳定剂、增塑剂、发泡抑制剂、催化剂等助剂以及填料、颜料等配伍而成。因其具有良好的粘接强度、耐老化、耐震动疲劳、耐水解、耐低温和上色性等特征，近年发展迅速。据报道美国该类密封剂需求量8-10万t/a。Essex Specialty Products、Sunstar和Sika等公司以生产经营汽车挡风玻璃直接装配用单组分聚氨酯密封剂而着称。

　　中国2000年汽车用聚氨酯胶粘剂和密封剂量估计约499t，以进口产品为主。山东化工厂、深圳奥博胶粘剂化工有限公司、北京龙苑化工机电技术公司、长春依多科化工公司、北京高盟化工有限公司等有产品生产，此外，湖北省2003年已立项新建一汽车用聚氨酯密封剂项目，欲投资2000万元，建设能力为1000t/a单组分车用挡风玻璃粘接密封剂和1000t其他产品【18】。国产品性能质量普遍稍逊一筹。主要表现在固化迟缓，需对涂漆钢板和玻璃分别用不同底涂剂处理，施工不便，聚氨酯密封剂老化性能欠佳；最大问题是产品批间稳定性差。现正在研究解决措施。

　　欧洲大约5%汽车挡风玻璃由于损坏而需替换。普通挡风玻璃聚氨酯密封剂在空气中固化至少需几天，使车辆修理搁置时间太长，不能满足用户要求。鉴此需开发固化、驶离时间均短的聚氨酯胶粘密封剂。也就是说，替换挡风玻璃后能安全行驶所需搁置时间短。全球各地气候条件差异太大，低湿度和/或低温对固化均不利，因此密封剂固化尚需考虑这一因素。Sika开发出一牌号为Sika Tack Move，专为修理用的新型单组分聚氨酯密封剂，其固化条件可从-10℃至40℃，相对湿度可从10%至约100%，固化时间1h【19】。产品符合联邦动力车辆安全标准212 (FMVSS212)，即在车速48km/h时，车头撞击坚硬障碍物时,粘接挡风玻璃必须保证不移动，否则会影响气囊的功能，使挡风玻璃飞离车身。

　　山东北方现代化学工业有限公司（原山东化工厂）上世纪90年代从欧洲引进生产单组分湿气固化型聚氨酯密封剂的技术和生产设备，推出AM-130多用途聚氨酯密封剂和AM-140聚氨酯挡风玻璃密封剂。在消化吸收的基础上相继开发出AM-120系列产品，在国内市场获得广泛应用。2003年又研制出新超强度聚氨酯粘接/密封剂，表干时间30-60min，固化速度4.0-4.7mm/24h，拉伸强度≥14.0MPa,剪切强度≥7.0MPa,断裂伸长率≥500%，撕裂强度≥40.0N/mm（一般市场产品技术资料拉伸强度≤8.0MPa,撕裂强度≤30.0N/mm）；产品已存7个月，无甚变化【20】。

　　该公司在行星式搅拌专用制胶设备中制备密封剂。可选用两种或两种以上多异氰酸酯与不同多元醇反应制备几种预聚物，在制备聚氨酯粘接/密封剂时调节使用才能得到高综合性能的产品。预聚物用量适当多一些，一般产品拉伸强度和撕裂强度会高一些。填料如炭黑、白炭黑不同厂、不同牌号和指标对产品性能影响很大。不同增塑剂的增塑能力、粘度、酸值和水分以及与聚氨酯预聚物和填料等的相容性均需考虑，否则影响性能。作为汽车挡风玻璃密封剂，该公司测玻璃/碳钢等金属搭接剪切强度，为提高有时需加一些增粘改性材料。拉伸强度、剪切强度和撕裂强度需均衡考虑提高。影响硬度和断裂伸长率的因素：增塑剂、填料和预聚物的品种和用量。影响表干时间和固化速度：催化剂体系及催化剂或助催化剂用量，预聚物体系、预聚物-NCO%、预聚物用量；施工环境温度和相对湿度。

　　中国大陆上世纪70年代开始研发聚氨酯密封剂，90年代大连第二有机化工厂、黎明化工研究院、江苏省化工研究所、重庆双龙化工实业公司等单位均先后开发成功，并有小量产品。随着汽车、建筑业的快速发展要求，不少合资、独资和民营企业纷纷建厂生产，如北京西令胶粘密封材料公司、北京森聚柯高分子材料公司、长春汉高表面技术公司、上海依多柯化工公司、杭州之江有机硅公司、河北永兴实业公司、北京高盟化工有限公司、淄博海特曼化工有限公司、吉林超隆化工有限公司、宁波特种机械修造厂、深圳市鸿三松实业有限公司等。由于生产工艺、设备装置、包装器材等尚不能完全满足要求，高性能产品尚难形成规模能力。许多大专院校、研究院所正在积极研究解决目前存在的问题，如低模量高伸长、高模量高强度、触干和固化时间短、环境适应性宽、贮存稳定性长等品类。预期将在不久将来会改变国内高档聚氨酯密封剂依靠进口的局面。目前我国密封剂形成以聚硫、丙烯酸酯、硅酮和聚氨酯四大产品为支柱的新兴产业。在《国家化学建材产业“十五”计划和2010年发展规划纲要》中提到“十五”发展目标，建筑密封材料以发展硅酮和聚氨酯密封剂为主【21】。

　　近年高粘度多组分密封性优良的双行星式或多轴搅拌器和密闭换罐式反应釜以及真空灌装机等设备均有商品，为单组分湿固化聚氨酯密封剂制备提供了硬件。

　　为解决单组分湿固化聚氨酯密封剂固化速度慢问题，现采用双组分单包装，即以主剂和固化剂按体积比1;1,分别装于两个小管内，合装于一个大包装挤出管内。当活塞同速将主剂和固化剂挤出时，两剂汇合进入一静态混合器，混合后注入密封接缝。这样，固化速度可由催化剂量、两组分活性基团活性及其配比等来调节控制。受约因素比单组分湿固化型少得多。贮存稳定性也得到一定程度的改善。

　　目前用子弹筒包装单组分密封剂，往往贮存期太短。原因是加工不均匀，公差大，不密封，筒材塑料屏蔽性差，加之结构复杂，需多层，成本高。现改用复合膜香肠式包装，配以相应的挤出器具，效果不错，成本也低。大多国内外企业均采用。

　　2.4.2 .泡沫密封剂

　　在美国聚氨酯泡沫密封剂也方兴未艾，主要由聚醚聚氨酯预聚物与催化剂、稳定剂、阻燃剂、充填气雾剂、发泡剂等助剂配伍后，密封包装于气雾罐中构成。使用时可瞬时喷注成硬质泡沫，此时体积膨胀3倍以上，可迅速填充密封建筑接缝或空洞。初期主要用于铝合金、塑钢等门窗与墙体间密封以及管道、电线、电话线等穿孔密封；现扩展到冰箱、船舶、屋顶和液化气贮罐、运输工具（-160-60℃）等领域部件的粘接密封，甚至可用作水下电缆保护屏蔽层。它兼有绝缘、吸音，填充、密封等作用，具有粘接性能优良，有弹性和阻燃性，凝固后收缩率小，可在冬季施工；适用于多种建筑材料所需的密封堵漏、保温绝缘、填空补缝、固定粘接，使用方便、质轻、固化快等特性。最早由英国ICI发明并获得专利，1974-1976年开始问世，真正在商业上获得成功的是德国【22】。之后很多国家纷纷使用。20世纪90年代中期，东欧及南欧国家也开始大量使用，仅德国每年用量就达2500万支。到2000年欧洲使用量已达1.07亿支/a。中国大陆1995年开始研制，20世纪90年代后期开始逐渐生产使用。德国Wellgo公司在1998年4月首先在上海浦东投资建厂。近年，黎明化工研究院、江苏省化工研究所、上海合成树脂研究所、上海汉高表面技术公司、吉林超隆化工公司、深圳彩虹、烟台德邦等多家公司开发成功，并投入市场。全国估计现有生产厂四五十家，以小规模生产为主，多数均在100万支/a。年生产总能力约5000万支，2001年实际生产量1500万支。关键问题是如何使用非CFC发泡剂系统，如何解决固化快和贮存稳定性之间矛盾，如何提高产品质量和批间稳定性等问题。现正在寻求探索解决途径。如上海合成树脂研究所探索以丁烷与偏氟乙烷作发泡剂代替CFC。以改善气雾罐密封性来延长贮存期等。

　　  建筑用单组分听装泡沫密封剂上市已20年，据IAL Consultants的 Angela Austin【23】分析估计，现已发展到1.29亿支/a。2001-2006年世界需求（百万支）如下：

　　地区

          2001年

          2003年

          2006年

       　　欧洲、中东、非洲

      72

      100

      125

       　　中国

      12

      20

      35       　美洲

      33

      37

      40       　　亚太其余地区

      12

      26

      30

       　总计

      129

      183

      230   

　　  中国、俄罗斯和其他地区增长较快。近年涌现的新技术是制备聚脲型和乳液型泡沫密封剂。