硅酮結構密封膠粘接性能影響因素評價

段紅莉

山東省建筑工程質量檢驗檢測中心有限公司，山東濟南，250031

0 引言

玻璃幕墻在現代工業、建筑中應用廣泛，尤其是超高層建筑和大型商用建筑，玻璃幕墻不僅有非常重要的裝飾作用，而且在防水、保溫、環境保護方面也有良好表現。現階段，玻璃幕墻多使用硅酮結構密封膠進行粘接，在幕墻結構中，玻璃、金屬框架、板材等受到外界因素的影響較小，具有較長的使用壽命，而起到粘接作用的硅酮結構密封膠，受外界因素的影響，包括紫外線、潮濕、高溫以及外力作用，內部發生了物理或者化學變化，降低了其原有的性能，影響了使用壽命[1]。因此，為了進一步提升建筑幕墻的使用壽命和結構穩定性，需要對影響硅酮結構密封膠粘接性能的因素進行詳細分析，通過科學實驗獲取硅酮結構密封膠在紫外線輻射、潮濕、高溫、拉伸等條件下的粘接性能衰減數值，進而掌握硅酮結構密封膠的老化規律，有針對性地對其進行優化升級。

1 硅酮結構密封膠質量問題評價

在建筑幕墻結構中，硅酮結構密封膠是一種非常重要的粘接劑。使用硅酮結構密封膠，可以將玻璃板與金屬框架粘接在一起，起到密封、保溫、防水作用的同時，還能夠承載幕墻結構的應力。在建筑幕墻結構中，玻璃板和金屬框架的物理學性質相對穩定，硅酮結構膠的分子結構容易受到外界因素的影響，降低其粘接性能，出現老化、開裂，影響了建筑幕墻的使用壽命和安全性。

1.1 膠體老化

硅酮結構密封膠老化是影響建筑幕墻使用壽命的重要因素，但導致其老化的因素較多，因此其使用環境較為嚴苛。硅酮結構密封膠易受光照、雨雪、溫度等環境因素的影響，包括高溫、潮濕、紫外線、機械應力等，導致其發生了物理和化學變化，進而導致膠體粘接性能下降。當硅酮密封膠出現了表面裂紋，雨水會隨著縫隙進入幕墻內，長期積累會導致密封膠發生水解現象，影響硅酮結構密封膠的粘結性能，降低使用壽命。因此，建筑幕墻用硅酮結構密封膠老化問題應該引起足夠重視[2]。

1.2 質量問題

GB16776-2005《建筑用硅酮結構密封膠》對硅酮結構密封膠的質量有明確規定，外觀為細膩、均勻膏狀物或者黏稠液體。硅酮結構密封膠的配方直接影響其粘接性能。部分商家為追逐利益，采用非常規手段制造硅酮密封膠，通過降低生產成本來獲取利潤，嚴重影響了硅酮結構密封膠質量和粘接性能。劣質的原材料和白油以及裂解硅油等劣質添加劑，會提升膠體的外觀特性，但是對粘接性能沒有任何幫助。這些劣質添加劑盡管自身揮發較慢，但其一旦揮發殆盡，密封膠就會出現開裂、粉化、脆化等問題，導致密封膠過早失效，造成幕墻漏水、漏氣、能耗上升等質量問題，嚴重影響了建筑幕墻的使用壽命。

1.3 膠體污染

硅酮結構密封膠的配方各不相同，為了提升膠體的粘接性能，一些廠家會使用添加劑改善密封膠的粘接性能，提升建筑幕墻的使用壽命[3]。添加劑的成分或者含量會對硅酮結構密封膠造成污染，導致膠體脆化、開裂，其中的礦物質成分會滲透到建筑幕墻面板中造成污染，尤其是在超高層和大型建筑中，污染處不容易清洗，不但影響了建筑物外觀，而且還會因為需要更換而浪費大量的人力、物力。

2 硅酮結構密封膠老化試驗及結果

硅酮結構密封膠老化試驗主要研究紫外線輻射、潮濕、高溫、外力拉伸對硅酮結構密封膠拉伸粘接性能的影響。選擇市面上常見的4種硅酮結構密封膠進行試驗，將樣品分為單號組（1號、3號、5號、7號）和雙號組（2號、4號、6號、8號），按照《建筑密封膠材料實驗方法》準備試樣，每一個編號制作25個試樣，5個試樣為1組，基材為玻璃板和鋁板。對硅酮結構密封膠樣品進行紫外線人工老化試驗，觀察樣品拉伸粘接性能衰變規律。紫外線光照試驗采用紫外熒光老化試驗箱，拉伸強度試驗采用AG IS 100kN萬能材料試驗機，熱老化試驗使用溫度為85℃的鼓風機；每12個小時為一個試驗循環周期，試驗時間分別為300h、1000h、2000h、3000h、5000h；按照每5mm/min速度對樣品進行拉伸至破壞，測量每個樣品的長、寬、高，測試最大粘接強度和處于最大粘接強度時的伸長率。試驗結果如下。

2.1 硅酮結構密封膠光老化試驗結果

分別測試單號組硅酮結構密封膠試驗樣品在紫外線輻照下的粘接強度，當時長達到1000h時，粘接性能出現明顯下降，5000h達到最低值，其中1號、3號呈線性下降趨勢，5號和7號樣品在1000h時下降趨勢較為明顯，3000h后的降幅程度較小。同理，分別測試雙號組硅酮結構密封膠試驗樣品在紫外線輻照下的粘接強度，發現6號和8號樣品在試驗初期粘接性能有小幅度上升，在1000h時達到最大值，隨著老化試驗時間的增加，粘接性能出現下降，5000h粘接性能回落到初始值位置；4號樣品在試驗初期粘接性能下降明顯，1000h后下降趨勢平穩，5000h后粘接性能下降至初始值的58%；2號樣品呈現出線性下降趨勢，5000h后粘接強度下降至初始值的40%[4]。

在對單號組進行伸長率測試方面，1號、5號、7號樣品在試驗初期的伸長率有小幅下降，1000h后基本保持不變，與初始值相當；3號樣品的伸長率在試驗初期出現小幅上升，但是隨著時間的增加，伸長率與初始值相比增加20%，并逐漸趨于平穩。雙號組樣品在伸長率測試過程中，2號樣品在老化試驗初期伸長率出現小幅下降，1000h后伸長率下降趨勢平穩，降低至初始值的30%；6號和8號樣品在老化試驗初期，伸長率出現小幅度上升，1000h后伸長率開始下降，5000h后伸長率回落至初始值；4號樣品在伸長率測試中呈現線性下降趨勢。硅酮結構密封膠在進行光老化的過程中，粘接性能隨著紫外線照射時間的增加而降低，尤其是在潮濕環境中，硅酮結構密封膠結構會發生水解反應，造成粘接性能和伸長率的降低。在伸長率方面，受到紫外線影響，硅酮結構密封膠出現交聯和降解反應，當時間達到1000h左右時，交聯作用下降，降解作用開始處于主導地位，影響了硅酮結構密封膠的伸長率。

2.2 硅酮結構密封膠熱老化試驗結果

試驗過程中將硅酮密封膠樣品在300h、1000h、2000h、3000h、5000h從熱老化箱中取出，測試粘接強度和伸長率。在85℃溫度下，單號組試驗樣品的粘接強度隨著時間的增加表現出函數關系。試驗時間在1000～2000h內，樣品的粘接強度達到最大值，但隨著時間繼續增加到5000h時，1號和3號樣品的粘接強度開始下降至初始值，5號樣品的粘接強度則出現了明顯增長，其值超過初始值的15%，7號樣品的粘接強度比初始值降低了10%。雙號組在熱老化試驗過程中，當時間為1000h時，2號、6號、8號樣品的粘接強度逐漸上升，其中2號和8號樣品在2000h時達到最大值，隨著老化試驗時間增加，粘接強度開始下降；4號樣品在老化試驗過程中呈現線性下降趨勢；5000h后4組硅酮結構密封膠樣品的粘接性能下降至初始值，其中4號樣品的粘接性能下降最多，比初始值降低了40%。

在85℃溫度下，對單號組試驗樣品的伸長率進行了測試，當時間達到1000h時，1號、3號、5號樣品的伸長率開始明顯下降，直到達到最低值；當試驗時間達到5000h時，伸長率出現小幅上升但都低于初始值，7號樣品的伸長率在5000h后無明顯變化。對雙號組樣品進行伸長率測試，試驗初期2號、6號樣品伸長率出現小幅度上升，并在500h時樣品伸長率逐漸下降，到1000h時，樣品的伸長率下降趨勢平穩，5000h后伸長率下降至最低值，其中8號樣品的伸長率比初始值下降54%，4號樣品在伸長率測試中呈現線性下降趨勢。通過試驗可以得出，高溫、潮濕是導致硅酮結構密封膠老化的一個重要因素，硅酮結構密封膠在溫度的影響下，分子結構會產生劇烈運動，老化試驗初期以交聯反應為主，伸長率逐漸上升，隨著老化時間不斷增加，交聯反應導致分子鏈不斷加長，改變了其力學性能，從而影響了伸長率。硅酮結構密封膠具有良好的耐熱性，在高溫狀態下硅酮結構密封膠的粘接性能能夠保持有效增長，但是由于市面上的硅酮結構密封膠的配方各有不同，因此試驗結果具有一定的差異。GB16776-2005《建筑用硅酮結構密封膠》對硅酮結構密封膠物理學性能的標準要求見表1。

表1 硅酮結構密封膠物理學性能標準

3 硅酮結構密封膠質量控制策略

硅酮結構密封膠是現代建筑中不可或缺的一種黏合劑，使用過程中需要進行非常嚴格的質量控制。GB 16776-2005《建筑用硅酮結構密封膠》中明確指出膠體彈性恢復率要達到95%以上，拉伸黏結強度保持率為75%以上，并且耐高溫，不會因為環境因素加速老化，以此來確保建筑幕墻的氣密性、水密性等性能。硅酮結構密封膠的使用環境較為特殊，在其眾多的性能影響因素中，高溫對硅酮結構密封膠粘接性能的影響最為突出，試驗中85℃時硅酮結構密封膠內部的分子結構會發生變化，老化程度會隨著時間的增加而加快，當溫度升高至95℃時會導致硅酮密封膠失效。因此，在高溫環境中需要謹慎選擇使用硅酮結構密封膠。

隨著現代工業技術的不斷發展，硅酮結構密封膠的配方不斷升級，其中添加劑成分會直接影響其質量，因此應結合GB 16776-2005《建筑用硅酮結構密封膠》嚴格控制硅酮結構密封膠結構以及組成物含量，通過定量或者定性檢測硅酮密封膠中白油等烷烴增塑劑，有效杜絕劣質產品的滋生，提升硅酮密封膠使用壽命[5-6]。

4 結語

綜上所述，建筑幕墻在現代城市建筑中的應用越來越普遍，幕墻結構不僅有裝飾效果，而且在保溫、環保、密封等方面具有非常重要的作用，其中硅酮結構密封膠的質量對建筑幕墻的使用壽命有著最直接的影響。硅酮結構密封膠的老化會影響粘接性能，導致膠體開裂、幕墻結構漏水、玻璃面板脫落等，從而引發嚴重的安全事故。為了能夠有效提升建筑幕墻的使用壽命，需要對引發硅酮結構密封膠的老化因素進行詳細分析。現階段，光老化、熱老化是硅酮結構密封膠常見的老化因素，本文選取4種硅酮結構密封膠進行老化試驗，結合GB16776-2005《建筑用硅酮結構密封膠》標準，對硅酮結構密封膠的性能影響因素進行詳細分析后得出，高溫狀態對硅酮結構密封膠的粘接性能有較大影響，長期日曬會使密封膠表面溫度升高，使其變軟，粘接性能下降，而當溫度升高至95℃時會導致硅酮密封膠失效。