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行业动态

密封胶要适材而用

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2018/10/15     浏览次数:    

  建筑硅酮密封胶在建筑工程中提供结构化固定和耐候密封的功能,是保障建筑工程质量和工程使用寿命的关键。工程质量包括安全和美观两方面要求,安全是基础和根基,美观是外在和表现。针对不同地区的不同环境,硅酮密封胶的种类、稳定性和施工方便性会显著影响建筑工程质量的安全和美观。


  建筑密封胶是一类用于建筑工程结构化固定、填缝密封和常温固化的密封材料。现代建筑,尤其是现代的幕墙建筑,众多的单元板块的结构化固定和接缝都需要使用这类密封材料,作为现代建筑工程中的必要组成部分,密封胶不仅是建筑安全、节能、防水和隔音最重要的因素之一,也是建筑美观与否的决定性因素之一。

  硅酮类密封胶占绝对主导

  根据密封胶主体聚合物的不同,可以分为硅酮密封胶、聚氨酯密封胶、聚硫密封胶、丁基密封胶、丙烯酸密封胶、沥青密封胶和改性类密封胶等。硅酮密封胶由于其在成本和耐候性上的巨大优势,使得其在建筑领域得到广泛应用。据2010年不完全统计,全球建筑类密封胶市场硅酮类占比超过70%,聚氨酯类占比20%左右,其它类密封胶占比不足10%,特别是在发达的欧美国家,由于轻质幕墙建筑的广泛使得硅酮类密封胶在其建筑市场中占据绝对主导地位,占比超过85%。硅酮类密封胶根据其交联剂种类又可以分为羧酸型、酮肟型和醇型等,其中发展中国家主要使用羧酸型硅酮密封胶,我国和欧美发达国家以酮肟型硅酮密封胶为主,醇型硅酮密封胶次之,羧酸型硅酮密封胶几乎已不使用。这三类硅酮密封胶的分类依据、特点与不足见下表:

  建筑硅酮密封胶的分类与介绍

  1.羧酸型硅酮密封胶

  羧酸型硅酮胶一般都是使用脱醋酸的交联剂,也是最早被开发和使用的一类硅酮胶,具有硫化速度快,表面硫化快,力学强度适中,对玻璃粘结性好,透明度高等优点。但是由于在固化过程中,脱去的醋酸有强烈的刺激性气味,在施工过程中对施工人员的呼吸道和皮肤具有较强的腐蚀作用,并且对较多金属基材有腐蚀性,对铝型材和混凝土的粘结性差。因此目前在国内建筑市场上羧酸型硅酮胶的占比较少,只在某些低端家装市场中有使用,主要在欠发达国家中使用。

  2.酮肟型硅酮密封胶

  酮肟型硅酮胶的交联剂一般使用三丁酮肟硅烷,其中R基团以甲基、乙烯基或苯基为主,是使用最为广泛的一类中性硅酮胶,有一定的气味,对铜以外的基材均无腐蚀性,且表干时间短,深层固化速度可调,而且储存稳定性好,对建筑中的基材均有较好的粘结性,对于特殊喷漆的型材需要使用配套底涂实现更稳定的有效粘结。

  3.醇型硅酮密封胶

  醇型硅酮胶一般使用三甲氧基或三乙氧基硅烷作为交联剂,在储存过程中接触微量的水会发生脱醇反应,产生的醇会与硅酮胶的聚合物主体聚硅氧烷(107)发生断链反应,导致硅酮胶硫化时间变长,施工性能下降。因此醇型胶的储存性能较差,在储存过程中胶样易发生黄变,对配方和生产工艺要求较高,导致生产成本也较高。醇的气味较醋酸和酮肟更低,即更加环保,对各类基材均无腐蚀作用,固化所得胶样的模量较高、伸长率也较高,但是其交联剂活性较醋酸型和酮肟型低,因此硫化时间长、表干时间长、深层固化慢,

  工程应用中的硅酮胶选择

  建筑硅酮密封胶在建筑工程中提供结构化固定和耐候密封的功能,是保障建筑工程质量和工程使用寿命的关键。工程质量包括安全和美观两方面要求,安全是基础和根基,美观是外在和表现。针对不同地区的不同环境,硅酮密封胶的种类、稳定性和施工方便性会显著影响建筑工程质量的安全和美观。

  建筑工程中,对于结构化固定和耐候密封这两种不同的要求,硅酮胶的选择就各有不同。结构化固定主要考量硅酮胶的强度模量和粘结性,因此醇型双组份硅酮胶是较好的选择,醇型胶的强度模量较高,能有效地提供结构化固定作用,粘结性也较好,对不同的基材均能提供较好的粘结,只在某些特殊喷漆的铝型材上需要使用配套底涂,但是由于单组份醇型胶的储存稳定性不佳,因此选用醇型双组份硅酮胶。

  对于耐候密封要求主要考量硅酮胶的耐候性和韧性。即在使用环境中,承受紫外线光照、臭氧、湿气、温度变化等气候老化下的稳定性,以及在这些环境变化下硅酮密封胶伸长收缩的稳定性。硅酮胶作为耐候性密封胶使用过程中,会常遇到起泡和起鼓两种现象,如下图所示。左侧显示的是起泡,右侧显示的是起鼓。

  硅酮胶起泡起鼓的成因分析

  起泡和起鼓的原因各有不同。其中起泡的原因较为复杂,主要分为以下七种情况:

  1.注胶时裹进了空气,裹进胶缝里面的空气不易溢出,把胶缝慢慢撑起气泡。这种现像在能提供±25%以上胶缝位移能力的耐候胶的应用上,更容易发生,所以,愈是能提供高位移能力的耐候胶,注胶时,更要注意注胶的均匀性。竖胶缝一般注胶可采用从下向上施胶,可克服一些起泡现象。

  2.注胶时接口潮湿,接口里面潮湿未干就直接注胶,等太阳照射粘结基材及胶缝时接口里面的温度升高,胶缝里面的潮气蒸发,会把未固化的、比较软的胶缝隆起泡。

  3.泡沫棒放气,胶缝里面的垫杆一般都选用闭孔型高发泡的聚乙烯泡沫棒,在放置时由于不当挤压,造成内部气囊破裂,释放出空气;另外一种情况,耐候胶一般醇型比较多,醇型耐候胶在固化时会释放出乙醇,乙醇与有些泡沫棒起反应产生气泡。

  4.胶未固化时太阳暴晒,硅酮胶刚注完胶就让太阳暴晒,会引起胶缝内部出现蜂窝状气泡,从而引胶缝外部隆起,这种情况在醇型硅酮胶使用时会更明显一些。

  5.基材表面温度过高,在基材表面温度超过50℃时注胶,就会引起胶缝起泡,在金属板幕墙的耐候嵌缝时,会遇到上述情况。

  6.昼夜温差大,接口热胀冷缩较大,这种情况在铝板幕墙注胶时,较容易出现。铝是膨胀系数较大的材料,在我国北方地区的春天或秋天昼夜温度较大,大的铝板块,热胀冷缩也较多,接口位移较大,耐候胶嵌缝后,接口的实际位移是由胶缝来承受的,在固化过程中,过大的、反复的伸缩位移会引起胶缝起泡。

  7.北方地区春天气候干燥,空气中温度的大小,和固化速度的关系很密切。我国北方地区春天气候很干燥,硅酮胶注胶后,固化时间很长,未固化前的硅酮密封胶,极易受到外部环境的影响,为各种起泡现象提供了机会。

  起鼓则主要是由于在施工注胶和硫化过程中,温差较大引起各单元板块之间的伸缩移动,导致未硫化足够强度的硅酮胶被拉伸,硫化完全时则无法恢复到原有宽度,导致胶条起鼓;另一种原因则是施工环境湿度太低,导致硫化速度太慢,使得在硫化过程中,环境变化引起胶条的收缩拉伸无法复原。

  起泡起鼓的预防及解决方案

  目前已有高品质的耐候性硅酮密封胶针对昼夜温差大,湿度低的施工环境,保证在施工过程中既不会起泡也不会起鼓,同时保证了建筑工程的安全,也满足了建筑美观的要求。这两方面的目的,可以通过调节硅酮胶的深层固化速度来实现。通过对配方的调整,包括改性交联剂的R基团、提高催化剂的催化活性、使用两种或多种交联剂的组合来提高硅酮胶的深层固化速度,使得硅酮胶在施工硫化过程中在发生较大的环境变化之前发生一定强度的深层固化,能够抵抗这种变化引起的伸缩位移。一般酮肟型、醇型和快干酮肟型硅酮胶的固化深度曲线如下图所示。

  醇型硅酮胶的固化速度较慢,因此在施工环境变化较大的地区,不适宜采用醇型硅酮胶作为耐候性密封胶使用,造成起泡和起鼓的风险很大;而一般的酮肟型硅酮胶的固化速度虽然较快,但是在某些昼夜温差极大、湿度极低的地区仍然会遇到固化速度变慢,不足以在引起环境温度变化的时间内实现足够的固化强度;因此为了保证安全,尤其是在冬季极其干燥以及温差显著的地区建议选择快干型的酮肟硅酮胶来实现防止起泡和起鼓现象,同时既能保证建筑工程的安全质量,也能保障工程的外观质量。

  起泡和起鼓的问题出现和解决,历经了很长的时间,伴随着国内硅酮密封胶行业的发展,能够确实解决这一问题的品牌,必然是在这一领域深耕细作十几年,甚至更长的时间,坚持对现场问题的发现、研究、分析和解决,才能真正做到从客户出发、从应用出发,解决问题,提升产品质量和稳定性。而且为了保证建筑工程的安全和美观,硅酮密封胶产品必须具备足够的稳定性,而这一稳定性也需要硅酮密封胶企业在产品性能研究、原料控制和工艺改进提升上不断创新和投入,能做到这一点的必然是在这一细分应用领域坚持耕耘发展的行业隐形冠军。因此所选择的硅酮密封胶产品不仅需要符合相应国家标准,具备良好的行业口碑和工程案例,具备完善的售前、售中和售后服务,还需要具备在这一细分应用领域长期坚持深耕细作的保障。
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