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密封膠要適材而用

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2018/10/15     瀏覽次數:    

  建筑硅酮密封膠在建筑工程中提供結構化固定和耐候密封的功能,是保障建筑工程質量和工程使用壽命的關鍵。工程質量包括安全和美觀兩方面要求,安全是基礎和根基,美觀是外在和表現。針對不同地區的不同環境,硅酮密封膠的種類、穩定性和施工方便性會顯著影響建筑工程質量的安全和美觀。


  建筑密封膠是一類用于建筑工程結構化固定、填縫密封和常溫固化的密封材料。現代建筑,尤其是現代的幕墻建筑,眾多的單元板塊的結構化固定和接縫都需要使用這類密封材料,作為現代建筑工程中的必要組成部分,密封膠不僅是建筑安全、節能、防水和隔音最重要的因素之一,也是建筑美觀與否的決定性因素之一。

  硅酮類密封膠占絕對主導

  根據密封膠主體聚合物的不同,可以分為硅酮密封膠、聚氨酯密封膠、聚硫密封膠、丁基密封膠、丙烯酸密封膠、瀝青密封膠和改性類密封膠等。硅酮密封膠由于其在成本和耐候性上的巨大優勢,使得其在建筑領域得到廣泛應用。據2010年不完全統計,全球建筑類密封膠市場硅酮類占比超過70%,聚氨酯類占比20%左右,其它類密封膠占比不足10%,特別是在發達的歐美國家,由于輕質幕墻建筑的廣泛使得硅酮類密封膠在其建筑市場中占據絕對主導地位,占比超過85%。硅酮類密封膠根據其交聯劑種類又可以分為羧酸型、酮肟型和醇型等,其中發展中國家主要使用羧酸型硅酮密封膠,我國和歐美發達國家以酮肟型硅酮密封膠為主,醇型硅酮密封膠次之,羧酸型硅酮密封膠幾乎已不使用。這三類硅酮密封膠的分類依據、特點與不足見下表:

  建筑硅酮密封膠的分類與介紹

  1.羧酸型硅酮密封膠

  羧酸型硅酮膠一般都是使用脫醋酸的交聯劑,也是最早被開發和使用的一類硅酮膠,具有硫化速度快,表面硫化快,力學強度適中,對玻璃粘結性好,透明度高等優點。但是由于在固化過程中,脫去的醋酸有強烈的刺激性氣味,在施工過程中對施工人員的呼吸道和皮膚具有較強的腐蝕作用,并且對較多金屬基材有腐蝕性,對鋁型材和混凝土的粘結性差。因此目前在國內建筑市場上羧酸型硅酮膠的占比較少,只在某些低端家裝市場中有使用,主要在欠發達國家中使用。

  2.酮肟型硅酮密封膠

  酮肟型硅酮膠的交聯劑一般使用三丁酮肟硅烷,其中R基團以甲基、乙烯基或苯基為主,是使用最為廣泛的一類中性硅酮膠,有一定的氣味,對銅以外的基材均無腐蝕性,且表干時間短,深層固化速度可調,而且儲存穩定性好,對建筑中的基材均有較好的粘結性,對于特殊噴漆的型材需要使用配套底涂實現更穩定的有效粘結。

  3.醇型硅酮密封膠

  醇型硅酮膠一般使用三甲氧基或三乙氧基硅烷作為交聯劑,在儲存過程中接觸微量的水會發生脫醇反應,產生的醇會與硅酮膠的聚合物主體聚硅氧烷(107)發生斷鏈反應,導致硅酮膠硫化時間變長,施工性能下降。因此醇型膠的儲存性能較差,在儲存過程中膠樣易發生黃變,對配方和生產工藝要求較高,導致生產成本也較高。醇的氣味較醋酸和酮肟更低,即更加環保,對各類基材均無腐蝕作用,固化所得膠樣的模量較高、伸長率也較高,但是其交聯劑活性較醋酸型和酮肟型低,因此硫化時間長、表干時間長、深層固化慢,

  工程應用中的硅酮膠選擇

  建筑硅酮密封膠在建筑工程中提供結構化固定和耐候密封的功能,是保障建筑工程質量和工程使用壽命的關鍵。工程質量包括安全和美觀兩方面要求,安全是基礎和根基,美觀是外在和表現。針對不同地區的不同環境,硅酮密封膠的種類、穩定性和施工方便性會顯著影響建筑工程質量的安全和美觀。

  建筑工程中,對于結構化固定和耐候密封這兩種不同的要求,硅酮膠的選擇就各有不同。結構化固定主要考量硅酮膠的強度模量和粘結性,因此醇型雙組份硅酮膠是較好的選擇,醇型膠的強度模量較高,能有效地提供結構化固定作用,粘結性也較好,對不同的基材均能提供較好的粘結,只在某些特殊噴漆的鋁型材上需要使用配套底涂,但是由于單組份醇型膠的儲存穩定性不佳,因此選用醇型雙組份硅酮膠。

  對于耐候密封要求主要考量硅酮膠的耐候性和韌性。即在使用環境中,承受紫外線光照、臭氧、濕氣、溫度變化等氣候老化下的穩定性,以及在這些環境變化下硅酮密封膠伸長收縮的穩定性。硅酮膠作為耐候性密封膠使用過程中,會常遇到起泡和起鼓兩種現象,如下圖所示。左側顯示的是起泡,右側顯示的是起鼓。

  硅酮膠起泡起鼓的成因分析

  起泡和起鼓的原因各有不同。其中起泡的原因較為復雜,主要分為以下七種情況:

  1.注膠時裹進了空氣,裹進膠縫里面的空氣不易溢出,把膠縫慢慢撐起氣泡。這種現像在能提供±25%以上膠縫位移能力的耐候膠的應用上,更容易發生,所以,愈是能提供高位移能力的耐候膠,注膠時,更要注意注膠的均勻性。豎膠縫一般注膠可采用從下向上施膠,可克服一些起泡現象。

  2.注膠時接口潮濕,接口里面潮濕未干就直接注膠,等太陽照射粘結基材及膠縫時接口里面的溫度升高,膠縫里面的潮氣蒸發,會把未固化的、比較軟的膠縫隆起泡。

  3.泡沫棒放氣,膠縫里面的墊桿一般都選用閉孔型高發泡的聚乙烯泡沫棒,在放置時由于不當擠壓,造成內部氣囊破裂,釋放出空氣;另外一種情況,耐候膠一般醇型比較多,醇型耐候膠在固化時會釋放出乙醇,乙醇與有些泡沫棒起反應產生氣泡。

  4.膠未固化時太陽暴曬,硅酮膠剛注完膠就讓太陽暴曬,會引起膠縫內部出現蜂窩狀氣泡,從而引膠縫外部隆起,這種情況在醇型硅酮膠使用時會更明顯一些。

  5.基材表面溫度過高,在基材表面溫度超過50℃時注膠,就會引起膠縫起泡,在金屬板幕墻的耐候嵌縫時,會遇到上述情況。

  6.晝夜溫差大,接口熱脹冷縮較大,這種情況在鋁板幕墻注膠時,較容易出現。鋁是膨脹系數較大的材料,在我國北方地區的春天或秋天晝夜溫度較大,大的鋁板塊,熱脹冷縮也較多,接口位移較大,耐候膠嵌縫后,接口的實際位移是由膠縫來承受的,在固化過程中,過大的、反復的伸縮位移會引起膠縫起泡。

  7.北方地區春天氣候干燥,空氣中溫度的大小,和固化速度的關系很密切。我國北方地區春天氣候很干燥,硅酮膠注膠后,固化時間很長,未固化前的硅酮密封膠,極易受到外部環境的影響,為各種起泡現象提供了機會。

  起鼓則主要是由于在施工注膠和硫化過程中,溫差較大引起各單元板塊之間的伸縮移動,導致未硫化足夠強度的硅酮膠被拉伸,硫化完全時則無法恢復到原有寬度,導致膠條起鼓;另一種原因則是施工環境濕度太低,導致硫化速度太慢,使得在硫化過程中,環境變化引起膠條的收縮拉伸無法復原。

  起泡起鼓的預防及解決方案

  目前已有高品質的耐候性硅酮密封膠針對晝夜溫差大,濕度低的施工環境,保證在施工過程中既不會起泡也不會起鼓,同時保證了建筑工程的安全,也滿足了建筑美觀的要求。這兩方面的目的,可以通過調節硅酮膠的深層固化速度來實現。通過對配方的調整,包括改性交聯劑的R基團、提高催化劑的催化活性、使用兩種或多種交聯劑的組合來提高硅酮膠的深層固化速度,使得硅酮膠在施工硫化過程中在發生較大的環境變化之前發生一定強度的深層固化,能夠抵抗這種變化引起的伸縮位移。一般酮肟型、醇型和快干酮肟型硅酮膠的固化深度曲線如下圖所示。

  醇型硅酮膠的固化速度較慢,因此在施工環境變化較大的地區,不適宜采用醇型硅酮膠作為耐候性密封膠使用,造成起泡和起鼓的風險很大;而一般的酮肟型硅酮膠的固化速度雖然較快,但是在某些晝夜溫差極大、濕度極低的地區仍然會遇到固化速度變慢,不足以在引起環境溫度變化的時間內實現足夠的固化強度;因此為了保證安全,尤其是在冬季極其干燥以及溫差顯著的地區建議選擇快干型的酮肟硅酮膠來實現防止起泡和起鼓現象,同時既能保證建筑工程的安全質量,也能保障工程的外觀質量。

  起泡和起鼓的問題出現和解決,歷經了很長的時間,伴隨著國內硅酮密封膠行業的發展,能夠確實解決這一問題的品牌,必然是在這一領域深耕細作十幾年,甚至更長的時間,堅持對現場問題的發現、研究、分析和解決,才能真正做到從客戶出發、從應用出發,解決問題,提升產品質量和穩定性。而且為了保證建筑工程的安全和美觀,硅酮密封膠產品必須具備足夠的穩定性,而這一穩定性也需要硅酮密封膠企業在產品性能研究、原料控制和工藝改進提升上不斷創新和投入,能做到這一點的必然是在這一細分應用領域堅持耕耘發展的行業隱形冠軍。因此所選擇的硅酮密封膠產品不僅需要符合相應國家標準,具備良好的行業口碑和工程案例,具備完善的售前、售中和售后服務,還需要具備在這一細分應用領域長期堅持深耕細作的保障。
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