浅谈硅酮密封胶

2015-12-02黄艳华苏正涛王景鹤

江西建材 2015年18期

■王鹏，黄艳华，薛磊，苏正涛，刘嘉，王景鹤

■北京航空材料研究院减振降噪材料及应用技术航空科技重点实验室，北京 100095

随着国内有机硅产业的发展壮大，硅酮密封胶行业规模效应日益显现。硅酮密封胶作为重要的建筑和道路施工密封材料，以其优异的耐气候老化、卓越的防紫外线及耐高低温特点，获得了广泛的应用。根据硅酮密封胶的结构特点和应用技术特点，这里简要介绍了硅酮密封胶阻燃性能、固化性能与接缝设计及其在道路施工中的应用情况。

1 硅酮密封胶阻燃性能研究现状及作用机理

1.1 硅酮密封胶阻燃性能研究现状

随着当前密封胶技术的不断改进，现如今逐步研制出阻燃硅酮密封胶。该密封胶分子量小，可在室温条件下发生交联固化，使得广泛用于建筑行业。该类硅酮密封胶通常情况下成液体状态，粘度在152-156cSt 之间。在等同条件下，该密封胶分子之间的作用强度可达2-7MPa，使其具有良好的粘接强度。根据组分数量的不同，该类密封胶主要分为单组分和双组分两种规格，其中单组分阻燃硅酮密封胶在混合期间要保证良好的通风环境，然后将生胶、填料、交联助剂以及硫化剂等均匀混合，并将混合后的胶体进行严格密封保存，严格防止外部环境中的水进入，使其发生缩合反应。使用过程中，只需将密封的胶体向外挤出便可使用，这种单组分规格的密封胶一般适用于建筑墙体以及室内装潢细缝的修补。另外一种属于双组分阻燃硅酮密封胶，该类密封胶多为加成型交联，通常将交联剂与基胶分开保存，施工时均匀配合比例使用。这种密封胶固化快，并且加工生产成本较低，一般用于大型工厂内的建筑施工。

1.2 硅酮密封胶阻燃作用机理

阻燃硅酮密封胶的作用方式不但与自身的化学属性有关，而且也与外围环境存有密切的联系。当外界的水分子进入密封胶分子内部，将加快缩合反应的速率。例如:阻燃硅酮密封胶中有一种含醇型结构的密封胶，该密封胶与水分子中的氢氧根发生缩合反应，使其代替原有的甲基。具体化学反应变化如图1 所示，在初始状态下，硅酮分子与水分子在等效条件下发生反应，反应过程第一步产生甲醇气体，同时生成新的衍生物。在第二步反应过程中，发生交联反应，化合物之间发生脱水缩合反应。在最终反应中，在衍生物之间的相互作用下，最后形成交联弹性体。阻燃作用机理主要为气相阻燃，在气相燃烧中会产生自由基，该自由基能够抑制燃烧及中断链式反应。

2 硅酮建筑密封胶的固化特点

对于单组分和双组分硅酮密封胶固化受多种因素的限定，其中包括:固化机理、固化过程、固化设计要求、固化速率以及影响固化速率的限定条件等，其中单组分固化机理为与空气中的水分子发生固化反应，但固化设计中要求必须有少量的水分子，使其加速脱水缩合反应。其次对胶缝的深度以及宽度都要进行规划设计，使其达到固化所需的外在条件。固化反应速率与水分子渗入比例有关，另外密封胶的种类对固化反应速率也具有一定的影响，单组密封胶所选用的种类有:脱醋酸型、脱酮肟型以及脱醇型，根据反应速率的大小一般呈现为:脱醋酸型＞脱酮肟型＞脱醇型。影响固化反应速率的条件包括:湿度、温度以及胶体的种类。双组分固化机理为两种胶体的固化交联反应，固化过程期间反应同时进行，需严格控制固化反应速率。而固化反应速率与两组反应物的浓度有关，并受到施工温度的影响，调节不同的温度可控制反应物的反应速率。

图1 阻燃硅酮密封胶的化学反应式

3 硅酮建筑密封胶的接缝设计

根据硅酮建筑密封胶结构类型以及用途可划分为结构胶和密封胶，结构胶主要起着承受结构力的作用，一般用于玻璃与铝合金门窗之间的粘接。结构胶对拉伸强度以及粘结性均有严格要求，以防止出现粘接处出现裂痕，影响结构强度。密封胶主要起密封作用，发生可承受形变位移的大小能够衡量密封胶的优劣，发生形变量的位移越大，密封胶的密封效果越好。

3.1 硅酮结构胶的接缝设计

硅酮结构胶能够承受一定的应力，所以结构胶的宽度和厚度应满足设计相关标准。厚度通常采用相对位移计算方式，假设玻璃板面的高度为h，风荷载位移角线值为＆，则产生的相对位移为S=h* ＆，在计算相对位移时，保证铝合金附框和玻璃下板面之间保持重叠，使其最上端部位位移能够达到边界值。根据三角形勾股定理可得，结构胶的粘接厚度D，公式中C 表示接口应变后产生的位移，通过该计算公式可得结构胶的粘接厚度。结构胶内在承受能力与形变位移没有关联，在标准设计规范中，通常采用θ 值表示结构胶的承受系数。例如:θ=12%表示该结构胶最大伸长率为12%，但根据目前国内商用硅酮结构胶研制技术水平分析，结构胶伸长率小于25%，所以当承受力超过该等级时，该结构胶不适用。

3.2 硅酮密封胶的接缝设计

4 硅酮密封胶在工程实例中的应用

硅酮密封胶在道路工程施工中具有一定的应用，一般的施工操作流程包括:首先施工人员使用切割机将破损的公路端面切开，然后用钢丝细毛刷清理槽道内的散碎杂物，保证切口端面的整洁。待清理完毕后，用背衬带进行填压，防止在施工操作过程中端面细石的脱落。其次便是向端面深缝处进行硅酮密封胶的灌注，灌注深度约为7cm，胶底不低于地面1cm。施工过程一般选用双组分模式，将两种密封胶混合成对应比例后，然后浇注在公路细缝中。在施工过程中一般会出现基材不粘接、固化速度慢、拉断时间不均匀等现象，所以在施工过程中，一定要按照施工流程进行施工。其次在控制比例方面要按照施工具体要求进行合理配比，这样才能保证硅酮密封胶密封的严谨性。