建筑幕墙门窗用密封胶的行业现状及选用建议

邢凤群 陈继芳 张燕红

摘 要：介绍了国内建筑幕墙、门窗用密封胶的行业现状，对比分析了市场上常见的3种低质密封胶（掺加白油的密封胶、掺加有机硅裂解料或高沸料的密封胶、低质量的硅改性聚醚密封胶）的热重分析图谱，以及3种低质密封胶的危害及鉴别方法，对密封胶的选用给出了建议。

关键词：建筑幕墙;门窗;密封胶;行业现状

中图分类号：TQ436+.6       文献标识码：A文章编号：1001-5922（2022）01-0055-06

Present situation and selection suggestion of sealant for building curtain wall doors and windows

XING Fengqun，CHENG Jifang，ZHANG Yanhong

（Zhengzhou Zhongyuan Silande High Technology Co.，Ltd.，Zhengzhou 450007，China）

Abstract：This paper introduced the present situation of sealant industry for domestic building curtain wall，door and window，compared the Thermo Gravimetric Analysis（TGA）spectra of three common low quality sealants on the market，including sealants mixed with white mineral oil，sealants mixed with organic silicon cracking materials or high boiling materials，and low quality silicone modified polyether sealants.The harm and identification methods of these three kinds of low quality sealants were also introduced，and some suggestions on the selection of sealants were given.

Key words：building curtain wall;doors and windows;sealant;present situation of industry

建筑幕墙好似建筑物的脸面，使整体建筑绚烂多姿;门窗好似建筑物的眼睛，使建筑整体富有灵气。密封胶是一种兼具粘结和密封等多种功能的高分子密封材料，对幕墙门窗的气密性、水密性、抗风压性能等起到非常关键的作用。密封胶为有机高分子材料，与玻璃、金属型材等无机材料相比，是影响建筑质量和寿命的关键材料之一。因其采购成本在幕墙门窗中占比较小，以玻璃幕墙为例，密封胶的采购成本约占玻璃幕墙总造价的2%～4%，在门窗中密封胶的采购成本占比更低、约占千分之几，故往往不被业主方重视。但其质量直接影响到建筑幕墙门窗的安全和使用寿命。因此，密封胶在建筑幕墙门窗行业中被俗称为“小材料”、“大作用”。本文介绍了我国建筑幕墙门窗用密封胶的行业现状及市场上较为常见的三种低质密封胶的危害及鉴别方法，对密封胶的选用给出建议。

1 国内密封胶的行业现状

据不完全统计，国内建筑密封胶的生产厂家已超过300家，其中2021年由中国建筑金属结构协会铝门窗幕墙分会抽检合格的硅酮结构胶的厂家就有107家，而且密封胶的生产厂家还在逐年递增。随着密封胶生产企业的日趋增多，市场竞争愈加激烈，部分企业为了低价中标、获取短期利益最大化，想尽各种办法降本增效，在密封胶内添加白油、有机硅裂解料、高沸料等劣质原料，造成密封胶提前老化，导致中空玻璃出现流泪、出雾、彩虹、镀膜玻璃失效甚至玻璃板塊脱落的案例时有发生。2017年以来国内有机硅原材料持续上涨，2021年涨幅最高时达2017年的400%，密封胶市场低价恶性竞争现象更加激烈，密封胶中添加廉价的矿物油、有机硅裂解料、高沸料等劣质原材料的现象更加疯狂，导致密封胶失效的时间越来越短、失效的频率越来越高。图1～图6为近年来市场上出现的密封胶提前失效的典型案例。

从图1～图6可以看出，密封胶提前失效的案例最短的仅6个月，长的约18个月，且提前失效的案例在我国各个地区都有发生。上述提前失效的案例从某一侧面反映了我国密封胶的质量现状，该现状与我国《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102规范规定的玻璃幕墙的设计使用年限不低于25年、《中空玻璃》GB 11944标准规定的中空玻璃的使用寿命不低于15年的要求严重相违背，与我国节能减排、长效节能的政策严重不符，严重制约了整个行业的健康发展。这种低价中标、恶性竞争的结果是坑死业主、饿死同行、累死自己，最终的结果是毁了整个行业，我国的奶粉行业、塑钢门窗行业已有例在先。

2 密封胶提前失效原因及危害

郑州中原某公司多年来持续对国内市场密封胶的质量情况进行了跟踪，发现密封胶提前失效的原因主要是采用了廉价的低质密封胶，市场上低质密封胶通常有以下几类。

2.1 添加白油的密封胶（俗称白油胶）

2.1.1 白油胶的危害

白油胶是指在硅酮密封胶内添加白油代替二甲基硅油做增塑剂的密封胶。白油俗称石蜡油、白色油、矿物油，是由原油经常压和减压分馏、溶剂抽提和脱蜡、加氢精制而得。主要成分为C16～C31的正异构烷烃的混合物，分子链以C—C键为主，具有挥发性和可燃性，白油胶与合格硅酮胶的热重分析图谱如图7。

从图7可以看出，合格硅酮密封胶的起始失重温度约在250℃左右，失重阶段有2个，第一阶段失重温度区间为250～620 ℃，失重主要物质是硅橡胶、硅油等有机物;第二阶段失重温度区间为620 ～ 800 ℃，失重主要物质是填料等无机物。白油胶的起始失重温度约在110 ℃左右，失重阶段有3个：第一阶段失重温度区间为110～250 ℃，失重主要物质为白油，失重量约10%;第二阶段失重温度区间为250 ～620 ℃，失重主要物质是硅橡胶、硅油等;第三阶段失重温度区间为620 ～ 800 ℃，失重主要物质是填料等无机物。

从以上分析可以看出：白油胶的耐温性明显低于合格的硅酮密封胶。与合格硅酮密封胶相比，白油胶有以下特点：a.生产成本更低;b.光泽度好、挤出速度快;c.耐老化性能差。原因是白油分子量较低、易挥发，会随着使用时间的推移，白油逐渐从硅酮密封胶中挥发或渗出，易导致中空玻璃出现流泪、彩虹、镀膜玻璃失效，同时会导致密封胶脆化、开裂、粘接失效等现象，严重影响建筑幕墙门窗的安全和使用寿命。

2.1.2 白油胶的鉴别方法

2.1.2.1 丁基密封胶接触法

丁基密封胶属热熔型密封胶，可将丁基胶预热后制成薄片状，将单组分或混合后的双组分密封胶涂抹在片状丁基胶上，使两种密封胶紧密接触（见图8），间隔一定时间从丁基胶表面剥离密封胶;若两者接触面出现扯丝现象（见图9），可判定密封胶内含有白油;若两者接触面无任何变化，可初步判定密封胶内不含有白油。原因是丁基密封胶的主要成分为聚异丁烯，分子链以C—C 键为主，与白油的分子结构相似，根据相似相容原理，白油是丁基密封胶的优良溶剂[1]。如果密封胶内含有白油，二者接触后会出现如图9所示丁基密封胶扯丝的现象。丁基密封胶表面出现扯丝的时间与密封胶内白油含量多少有关，如果密封胶内白油含量越高，丁基表面出现扯丝的时间越短;若密封胶内白油含量越低，丁基表面出现扯丝的时间越长。此方法可初步判定密封胶内是否含有白油，准确的方法应该用仪器分析法。

2.1.2.2 仪器分析法

仪器分析方法是采用红外光谱分析和热重分析联合使用的方法，红外光谱分析可定性的判定密封胶内是否含有白油，如图10所示;热重分析可定量判定白油含量的多少，如图11所示。

具体的检测方法参照专利ZL 201010200499.2《一种掺白油的硅酮密封胶的鉴定方法》或国家标准GB/T 31851—2015《硅酮结构密封胶中烷烃增塑剂检测方法》。

2.2 添加有机硅裂解料或高沸料的密封胶

2.2.1 添加有机硅裂解料或高沸料的密封胶的危害

有机硅裂解料（裂解硅橡胶、硅油）是以用废硅橡胶裂解得到的二甲基环硅氧烷混合物（DMC）为原料制成的，含有未处理干净的酸或碱催化剂以及各种小分子物质，其挥发分高，化学成分复杂[2]。有机硅高沸料如高沸硅油等，高沸硅油以甲基氯硅烷混合单体经过精馏制得的高沸物为主要原料，再经醇解或水解工艺制得的高沸硅油，其主要成分为聚甲基硅氧烷混合物，其结构以Si—O键、C—C键、Si—Si键为主，并带有部分支链，主要适用于消泡剂、防水剂、隔离剂等行业[3]。添加有机硅裂解料或高沸料的密封胶与合格硅酮密封胶热重分析图谱如图12所示。

从图12可以看出，合格硅酮密封胶的起始失重温度约在250 ℃左右，失重阶段有2个：第一阶段失重温度为250 ～620 ℃，失重主要物质是硅橡胶、硅油等有机物;第二阶段失重温度为620 ～ 800 ℃，失重主要物质是填料等无机物。以一阶导数曲线失重速率是否为0作为判断失重温度区间的依据，掺有裂解料或高沸料的密封胶约在100℃左右开始明显失重，在温度50～300 ℃失重量约4.7%，失重主要物质为有机硅裂解料或高沸料等小分子物质;在温度300～620 ℃，失重主要物质是硅橡胶、硅油等;在温度620～800 ℃，失重主要物质是填料等无机物。

从以上分析可得知，掺加有机硅裂解料或高沸料密封胶的耐温性明显低于合格的硅酮密封胶。与合格有机硅密封胶相比，掺加有机硅裂解硅料或高沸料的密封胶有以下特点：a.生产成本更低;b.耐老化性能差。原因是裂解硅料或高沸料纯度不高，含有未处理干净的酸或碱催化剂以及各种小分子物质，这些杂质在紫外或高温老化的作用下，会加速密封胶的衰减，使其各项性能快速下降，易导致密封胶提前脆化、老化甚至脱粘，存在严重的安全隐患[2]。

2.2.2 添加有机硅裂解料或高沸料密封胶的鉴别方法

目前关于添加有机硅裂解料或高沸料密封胶的鉴别方法不多，有报道利用TGA对含裂解硅油的硅酮密封胶进行热性能分析，再用四氢呋喃、丙酮等溶剂对含裂解硅油的硅酮密封胶进行溶胀试验，把增塑剂泡出，然后对其进行GPC、核磁测试，利用其谱图可以分析出硅酮密封胶中是否含有裂解硅油[2]。有机硅高沸料可参照此方法进行。

2.3 低质量的硅改性聚醚密封胶

（俗称MS胶）

2.3.1 低质量硅改性聚醚密封胶的危害

硅烷性聚醚密封胶是一种以硅烷封端聚醚聚合物（MS树脂）为基料，添加填料、增塑剂、助剂制得的密封胶，具有不污染基材、可涂饰等特点，主要用于预制混凝土装配式建筑接缝的密封。其分子链以C—C键、C—O—C键为主，与硅酮密封胶主要分子链Si—O—Si相比，其耐热性、耐老化性有较大差距。硅烷改性聚醚密封胶与合格硅酮胶的热重分析图谱如图13所示。

从图13可以看出，合格硅酮密封胶的起始失重温度约在250 ℃左右，失重阶段有2个：第一阶段失重温度为250～620 ℃，失重主要物质是硅橡胶、硅油等有机物;第二阶段失重温度为620～ 800 ℃，失重主要物质是填料等无机物。硅烷改性聚醚密封胶的起始失重温度约在110 ℃左右，失重阶段有3个：第一阶段失重温度为110～310 ℃，失重量约18.9%;第二阶段失重温度为310～550 ℃，失重量约10.6%，前两个阶段失重的主要物质是MS树脂、增塑剂等有机物;第三阶段失重溫度为550～800 ℃，失重主要物质是填料等无机物。从以上分析可以看出，硅烷改性聚醚密封胶的耐温性明显低于合格的硅酮密封胶，且橡胶含量偏低。

近年来随着有机硅原材料的大幅上涨，部分企业为了降低成本，采用极低含量的MS树脂制成的MS胶用于中空玻璃的密封。因MS胶的耐热性、耐老化性能远不及硅酮胶，随着时间的推移，会造成中空玻璃脱粘，导致中空玻璃漏气、漏水、中空玻璃外片脱落等现象。MS胶典型失效案例如图14、图15所示。图14是国内为市场上质量较好的MS胶制作的中空玻璃，经大气曝晒2个月后脱粘;图15为某工程开启扇使用MS胶制作的中空玻璃，使用8个月后MS胶脆化、硬化，造成多块中空玻璃外片玻璃脱落。

2.3.2 低质量MS胶的鉴别方法

部分硅改性聚醚树脂中含有活性基團，易吸收空气中的水分交联成为弹性体。故可将密封胶的A组分暴露在空气中，间隔一段时间观察A组分的粘度变化，如果粘度增大，该密封胶有可能为MS胶，准确的方法应采用红外光谱分析、热重分析等化学分析方法。

3 密封胶的选用建议

密封胶的质量直接影响建筑幕墙门窗的安全和使用寿命。面对市场上质量良莠不齐的密封胶，建议选用时应注意以下几点：（1）应选用社会责任感强、品牌过硬、质量稳定好的产品;（2）建立适合企业自身的密封胶进厂检验方法，将劣质产品拒之门外;（3）不定期对现场使用的密封胶进行抽查，送第三方检测机构进行检验，对密封胶的质量稳定性起监督作用;（4）同时，密封胶生产企业应加强自律，拒绝使用不合格的原材料，避免不合格产品出厂;（5）希望政府、相关行业协会加强监管，对生产低劣质产品的企业进行曝光。

4 结语

建筑质量，百年大计，密封胶的质量直接影响到建筑幕墙门窗的安全和使用寿命，希望建筑幕墙门窗行业上下游企业联动，以国家高质量发展为目标，从行业可持续发展、企业长久发展角度出发，既要选用高品质材料，又要制作高质量产品，最终打造高质量优质工程，共同促进我国建筑幕墙门窗行业朝着健康良性的方向发展。

【参考文献】

[1]张海龙，张燕青.掺白油硅酮密封胶危害及鉴别方法〔J〕中国建筑防水，2013（6）：4-8.

[2] 杨潇珂，安静，胡生祥，等.有机硅密封胶中裂解硅油的检测[J].有机硅材料，2014，28（5）374-377.

[3] 中国氟硅有机硅材料工业协会.T/FSI 002-2017 高沸硅油[S].