硅酮结构密封胶粘接性能影响因素评价

段红莉

山东省建筑工程质量检验检测中心有限公司，山东济南，250031

0 引言

玻璃幕墙在现代工业、建筑中应用广泛，尤其是超高层建筑和大型商用建筑，玻璃幕墙不仅有非常重要的装饰作用，而且在防水、保温、环境保护方面也有良好表现。现阶段，玻璃幕墙多使用硅酮结构密封胶进行粘接，在幕墙结构中，玻璃、金属框架、板材等受到外界因素的影响较小，具有较长的使用寿命，而起到粘接作用的硅酮结构密封胶，受外界因素的影响，包括紫外线、潮湿、高温以及外力作用，内部发生了物理或者化学变化，降低了其原有的性能，影响了使用寿命[1]。因此，为了进一步提升建筑幕墙的使用寿命和结构稳定性，需要对影响硅酮结构密封胶粘接性能的因素进行详细分析，通过科学实验获取硅酮结构密封胶在紫外线辐射、潮湿、高温、拉伸等条件下的粘接性能衰减数值，进而掌握硅酮结构密封胶的老化规律，有针对性地对其进行优化升级。

1 硅酮结构密封胶质量问题评价

在建筑幕墙结构中，硅酮结构密封胶是一种非常重要的粘接剂。使用硅酮结构密封胶，可以将玻璃板与金属框架粘接在一起，起到密封、保温、防水作用的同时，还能够承载幕墙结构的应力。在建筑幕墙结构中，玻璃板和金属框架的物理学性质相对稳定，硅酮结构胶的分子结构容易受到外界因素的影响，降低其粘接性能，出现老化、开裂，影响了建筑幕墙的使用寿命和安全性。

1.1 胶体老化

硅酮结构密封胶老化是影响建筑幕墙使用寿命的重要因素，但导致其老化的因素较多，因此其使用环境较为严苛。硅酮结构密封胶易受光照、雨雪、温度等环境因素的影响，包括高温、潮湿、紫外线、机械应力等，导致其发生了物理和化学变化，进而导致胶体粘接性能下降。当硅酮密封胶出现了表面裂纹，雨水会随着缝隙进入幕墙内，长期积累会导致密封胶发生水解现象，影响硅酮结构密封胶的粘结性能，降低使用寿命。因此，建筑幕墙用硅酮结构密封胶老化问题应该引起足够重视[2]。

1.2 质量问题

GB16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》对硅酮结构密封胶的质量有明确规定，外观为细腻、均匀膏状物或者黏稠液体。硅酮结构密封胶的配方直接影响其粘接性能。部分商家为追逐利益，采用非常规手段制造硅酮密封胶，通过降低生产成本来获取利润，严重影响了硅酮结构密封胶质量和粘接性能。劣质的原材料和白油以及裂解硅油等劣质添加剂，会提升胶体的外观特性，但是对粘接性能没有任何帮助。这些劣质添加剂尽管自身挥发较慢，但其一旦挥发殆尽，密封胶就会出现开裂、粉化、脆化等问题，导致密封胶过早失效，造成幕墙漏水、漏气、能耗上升等质量问题，严重影响了建筑幕墙的使用寿命。

1.3 胶体污染

硅酮结构密封胶的配方各不相同，为了提升胶体的粘接性能，一些厂家会使用添加剂改善密封胶的粘接性能，提升建筑幕墙的使用寿命[3]。添加剂的成分或者含量会对硅酮结构密封胶造成污染，导致胶体脆化、开裂，其中的矿物质成分会渗透到建筑幕墙面板中造成污染，尤其是在超高层和大型建筑中，污染处不容易清洗，不但影响了建筑物外观，而且还会因为需要更换而浪费大量的人力、物力。

2 硅酮结构密封胶老化试验及结果

硅酮结构密封胶老化试验主要研究紫外线辐射、潮湿、高温、外力拉伸对硅酮结构密封胶拉伸粘接性能的影响。选择市面上常见的4种硅酮结构密封胶进行试验，将样品分为单号组（1号、3号、5号、7号）和双号组（2号、4号、6号、8号），按照《建筑密封胶材料实验方法》准备试样，每一个编号制作25个试样，5个试样为1组，基材为玻璃板和铝板。对硅酮结构密封胶样品进行紫外线人工老化试验，观察样品拉伸粘接性能衰变规律。紫外线光照试验采用紫外荧光老化试验箱，拉伸强度试验采用AG IS 100kN万能材料试验机，热老化试验使用温度为85℃的鼓风机；每12个小时为一个试验循环周期，试验时间分别为300h、1000h、2000h、3000h、5000h；按照每5mm/min速度对样品进行拉伸至破坏，测量每个样品的长、宽、高，测试最大粘接强度和处于最大粘接强度时的伸长率。试验结果如下。

2.1 硅酮结构密封胶光老化试验结果

分别测试单号组硅酮结构密封胶试验样品在紫外线辐照下的粘接强度，当时长达到1000h时，粘接性能出现明显下降，5000h达到最低值，其中1号、3号呈线性下降趋势，5号和7号样品在1000h时下降趋势较为明显，3000h后的降幅程度较小。同理，分别测试双号组硅酮结构密封胶试验样品在紫外线辐照下的粘接强度，发现6号和8号样品在试验初期粘接性能有小幅度上升，在1000h时达到最大值，随着老化试验时间的增加，粘接性能出现下降，5000h粘接性能回落到初始值位置；4号样品在试验初期粘接性能下降明显，1000h后下降趋势平稳，5000h后粘接性能下降至初始值的58%；2号样品呈现出线性下降趋势，5000h后粘接强度下降至初始值的40%[4]。

在对单号组进行伸长率测试方面，1号、5号、7号样品在试验初期的伸长率有小幅下降，1000h后基本保持不变，与初始值相当；3号样品的伸长率在试验初期出现小幅上升，但是随着时间的增加，伸长率与初始值相比增加20%，并逐渐趋于平稳。双号组样品在伸长率测试过程中，2号样品在老化试验初期伸长率出现小幅下降，1000h后伸长率下降趋势平稳，降低至初始值的30%；6号和8号样品在老化试验初期，伸长率出现小幅度上升，1000h后伸长率开始下降，5000h后伸长率回落至初始值；4号样品在伸长率测试中呈现线性下降趋势。硅酮结构密封胶在进行光老化的过程中，粘接性能随着紫外线照射时间的增加而降低，尤其是在潮湿环境中，硅酮结构密封胶结构会发生水解反应，造成粘接性能和伸长率的降低。在伸长率方面，受到紫外线影响，硅酮结构密封胶出现交联和降解反应，当时间达到1000h左右时，交联作用下降，降解作用开始处于主导地位，影响了硅酮结构密封胶的伸长率。

2.2 硅酮结构密封胶热老化试验结果

试验过程中将硅酮密封胶样品在300h、1000h、2000h、3000h、5000h从热老化箱中取出，测试粘接强度和伸长率。在85℃温度下，单号组试验样品的粘接强度随着时间的增加表现出函数关系。试验时间在1000～2000h内，样品的粘接强度达到最大值，但随着时间继续增加到5000h时，1号和3号样品的粘接强度开始下降至初始值，5号样品的粘接强度则出现了明显增长，其值超过初始值的15%，7号样品的粘接强度比初始值降低了10%。双号组在热老化试验过程中，当时间为1000h时，2号、6号、8号样品的粘接强度逐渐上升，其中2号和8号样品在2000h时达到最大值，随着老化试验时间增加，粘接强度开始下降；4号样品在老化试验过程中呈现线性下降趋势；5000h后4组硅酮结构密封胶样品的粘接性能下降至初始值，其中4号样品的粘接性能下降最多，比初始值降低了40%。

在85℃温度下，对单号组试验样品的伸长率进行了测试，当时间达到1000h时，1号、3号、5号样品的伸长率开始明显下降，直到达到最低值；当试验时间达到5000h时，伸长率出现小幅上升但都低于初始值，7号样品的伸长率在5000h后无明显变化。对双号组样品进行伸长率测试，试验初期2号、6号样品伸长率出现小幅度上升，并在500h时样品伸长率逐渐下降，到1000h时，样品的伸长率下降趋势平稳，5000h后伸长率下降至最低值，其中8号样品的伸长率比初始值下降54%，4号样品在伸长率测试中呈现线性下降趋势。通过试验可以得出，高温、潮湿是导致硅酮结构密封胶老化的一个重要因素，硅酮结构密封胶在温度的影响下，分子结构会产生剧烈运动，老化试验初期以交联反应为主，伸长率逐渐上升，随着老化时间不断增加，交联反应导致分子链不断加长，改变了其力学性能，从而影响了伸长率。硅酮结构密封胶具有良好的耐热性，在高温状态下硅酮结构密封胶的粘接性能能够保持有效增长，但是由于市面上的硅酮结构密封胶的配方各有不同，因此试验结果具有一定的差异。GB16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》对硅酮结构密封胶物理学性能的标准要求见表1。

表1 硅酮结构密封胶物理学性能标准

3 硅酮结构密封胶质量控制策略

硅酮结构密封胶是现代建筑中不可或缺的一种黏合剂，使用过程中需要进行非常严格的质量控制。GB 16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》中明确指出胶体弹性恢复率要达到95%以上，拉伸黏结强度保持率为75%以上，并且耐高温，不会因为环境因素加速老化，以此来确保建筑幕墙的气密性、水密性等性能。硅酮结构密封胶的使用环境较为特殊，在其众多的性能影响因素中，高温对硅酮结构密封胶粘接性能的影响最为突出，试验中85℃时硅酮结构密封胶内部的分子结构会发生变化，老化程度会随着时间的增加而加快，当温度升高至95℃时会导致硅酮密封胶失效。因此，在高温环境中需要谨慎选择使用硅酮结构密封胶。

随着现代工业技术的不断发展，硅酮结构密封胶的配方不断升级，其中添加剂成分会直接影响其质量，因此应结合GB 16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》严格控制硅酮结构密封胶结构以及组成物含量，通过定量或者定性检测硅酮密封胶中白油等烷烃增塑剂，有效杜绝劣质产品的滋生，提升硅酮密封胶使用寿命[5-6]。

4 结语

综上所述，建筑幕墙在现代城市建筑中的应用越来越普遍，幕墙结构不仅有装饰效果，而且在保温、环保、密封等方面具有非常重要的作用，其中硅酮结构密封胶的质量对建筑幕墙的使用寿命有着最直接的影响。硅酮结构密封胶的老化会影响粘接性能，导致胶体开裂、幕墙结构漏水、玻璃面板脱落等，从而引发严重的安全事故。为了能够有效提升建筑幕墙的使用寿命，需要对引发硅酮结构密封胶的老化因素进行详细分析。现阶段，光老化、热老化是硅酮结构密封胶常见的老化因素，本文选取4种硅酮结构密封胶进行老化试验，结合GB16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》标准，对硅酮结构密封胶的性能影响因素进行详细分析后得出，高温状态对硅酮结构密封胶的粘接性能有较大影响，长期日晒会使密封胶表面温度升高，使其变软，粘接性能下降，而当温度升高至95℃时会导致硅酮密封胶失效。