丁基/硅酮膠雙道密封是中空玻璃的“金婚搭檔”

來源:濟(jì)南華亞密封膠有限公司　作者: 武慶民　日期:2007-4-21
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　　中空玻璃的結(jié)構(gòu)是將兩層玻璃周邊完全密封,夾層空間由間隔條隔成然后經(jīng)涂敷中空玻璃密封膠和工藝處理形成干燥氣體的空間。由此觀之，中空玻璃最基本的性能和特點(diǎn)是具有一個(gè)干燥氣體的密封空間腔。由于中空玻璃使用的環(huán)境較為復(fù)雜，要經(jīng)受風(fēng)吹雨淋、烈日暴曬、紫外線照射，還得承受日夜、夏冬溫差的變化。因此，欲制作密封干燥使用壽命長(zhǎng)的中空玻璃必須采用合理的密封結(jié)構(gòu)及選擇具有不透水、不透氣、耐輻射、耐溫差、耐濕氣及各種氣候變化的中空玻璃密封膠。而丁基/硅酮膠雙道密封滿足上述條件，是中空玻璃的最佳組合，是中空玻璃的“金婚搭檔”。

一、丁基/硅酮密封膠雙道密封作為中空玻璃密封結(jié)構(gòu)在中空玻璃單元上是合適的。

　　目前，國(guó)內(nèi)中空玻璃采用的密封結(jié)構(gòu)主要有1、槽鋁式單道密封。2、槽鋁式雙道密封3、復(fù)合式密封條式密封。用槽鋁式單道密封膠（如，熱熔丁基膠、聚硫膠、氨酯）制成的中空玻璃，因其密封性能差，易進(jìn)入潮氣，導(dǎo)致玻璃結(jié)露、結(jié)霜，使用壽命短；而國(guó)產(chǎn)復(fù)合式密封條僅具有初級(jí)水平，仍待進(jìn)一步完善；只有槽鋁式雙道密封是目前較為理想的密封結(jié)構(gòu)，即第一道密封采用氣密性能極佳，靠自身粘合吸附作用來實(shí)現(xiàn)密封的熱熔性丁基密封膠，其主要起密封作用，第二道密封膠由具有良好彈性，靠化學(xué)反應(yīng)來達(dá)到粘合目的的硅酮或聚硫中空玻璃密封膠來完成，其主要起粘接及輔助密封的作用，兩者相輔相成，缺一不可，而且，第二道密封膠采用硅酮比采用聚硫更具有環(huán)境適應(yīng)性，能滿足中空玻璃密封膠耐各種環(huán)境因素的要求。

二、丁基/硅酮密封膠雙道密封在延長(zhǎng)中空玻璃壽命上是合適的。

　　丁基中空玻璃密封膠所采用的主要原料為聚異丁烯，是一種碳?xì)涔羌苕湹?a href='../../zsk/ct.asp?id=5206' target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>聚合物（見表一）。其主鏈既長(zhǎng)又直，呈線形緊密卷曲的易轉(zhuǎn)動(dòng)的分子鏈結(jié)構(gòu)，在分子鏈上又連接著許多甲基基團(tuán)的側(cè)基，這些甲基基團(tuán)的體積不大，并呈有規(guī)則側(cè)向空間排列，因此，它們并不干擾橡膠分子的定向，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)能緊密卷曲且易轉(zhuǎn)動(dòng)的長(zhǎng)線性分子鏈結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有效地降低了濕氣，空氣及其他氣體的滲透性。因此，以聚異丁烯為主料制成的丁基中空玻璃密封膠具有無以類比的氣密性，其水蒸汽透過率約為0﹒1～2g/m²．d。在TC/T486—2001《中空玻璃用彈性密封膠》標(biāo)準(zhǔn)中要求聚硫膠的水蒸氣透過率，必須達(dá)到≤ 15/g㎡﹒d 而對(duì)硅酮膠的水蒸汽透過率則無明確的事實(shí)，主要是為了兼顧市售大多數(shù)硅酮密封膠難以達(dá)到水蒸氣透過率低于 15g/m².d 的要求。目前，有資料報(bào)道，硅酮膠氣密性 ≤15g/m²d 的僅有兩家，一家是濟(jì)南華亞密封膠有限公司生產(chǎn)的硅酮密封膠，其水蒸氣透過率僅為 10.9g/m²﹒d( 試樣厚度為2.0±0.2mm ，另一家為“Wacker”公司生產(chǎn)的硅酮膠，其水蒸氣透過率為 15g/m².d。因此，第二道密封膠除要求其水蒸汽透過率低，起輔助密封作用外，還需考慮其用于制成的中空玻璃密封膠在外界復(fù)雜的環(huán)境因素作用下的氣密耐久性。由中空玻璃密封膠的性能比較表，可看出，硅酮膠耐高、低溫，耐紫外線，耐濕、耐水氣性能，彈性恢復(fù)率等均大大優(yōu)越于聚硫膠，長(zhǎng)期使用硅酮膠不變硬，不龜裂，不坍塌或老化變脆。因而，外道密封膠的耐熱，耐候性能對(duì)確保內(nèi)外道密封的持久性有重大貢獻(xiàn)，所以說，丁基/硅酮雙道密封延長(zhǎng)中空玻璃使用壽命上是合適的。

三、從中空玻璃密封膠的主要原料結(jié)構(gòu)及其化學(xué)鏈、鍵能上分析，丁基/硅酮膠雙道密封是中空玻璃的最佳組合。

　　由《中空玻璃密封膠的性能比較表》可知，丁基中空玻璃密封膠所采用的主料聚異丁烯是一種大分子鏈內(nèi)沒有雙鍵（僅在每條高分子鏈的末端有一雙鍵），具有高度的飽和碳?xì)溟L(zhǎng)鏈的聚合物，其C-C鍵能 (331KJ/mol) 較硅酮膠主鏈的si－o－si 鍵 (460.5KT/mol)低很多，但較聚硫膠主鏈的S-S鍵 (264KT/mol) 和C－S鍵 (289KT/mol)高很多，因此，丁基膠對(duì)氣候老化、熱老化的影響較聚硫膠小。

編號(hào)	品種結(jié)構(gòu)、性能		丁基膠	硅酮膠	聚硫膠
1	主要原料結(jié)構(gòu)
2	化學(xué)鍵、鍵能 KJ/mol		C-C （331）	Si-O-Si （460.5） Si-C （318.2）	S-S （264） C-S （289）
3	耐低溫		-40℃	-60℃	-40℃
4	耐高溫			180℃長(zhǎng)期使用	120℃
5	耐紫外線		良	優(yōu)（不粉化、不降解）	良
6	60℃浸水2個(gè)月	重量增加	/	2% ~ 6%﹝2﹞	30% [ 2 ]
6	60℃浸水2個(gè)月	體積增加	/	3% ~ 10%﹝2﹞	50% [ 2 ]
7	55℃ 100%相對(duì)溫度3個(gè)月水汽滲入中空正玻璃單元的量（干燥劑增加率）		/	1.4 ~ 1.6% [ 3 ]	5.5 ~ 5.8%
8	彈性恢復(fù)率60℃以上（加熱或日曬）		無	優(yōu)	差
9	耐老化系數(shù) （120℃，168小時(shí)）		/	K1 = 98% K2=102% ﹝4﹞ K3=100%	/
10	氣密性（g/m2·d）		0.1 ~ 2	10.9 ﹝4﹞	≤15
11	氣味		無	優(yōu)	差
12	毒性		無	無	有
13	對(duì)Low-E膜的腐蝕性		無	無	會(huì)對(duì)Low-E膜產(chǎn)生腐蝕、銹蝕或破壞作用
14	與硅酮結(jié)構(gòu)膠的相容性		不相容	相容	不相容
15	壽命		/	20年以上	/

　　硅酮中空玻璃密封膠的主要原材料為a,w－二羥基聚二甲基硅氧烷，其分子結(jié)構(gòu)式為

　　主鏈由Si-O鏈節(jié)所組成，Si上兩甲基(CH3－) 可以圍繞Si-O鍵自由旋轉(zhuǎn)，所以該聚合物分子具有較大的柔順性和具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg=-125℃);從Si-O鍵的鍵能大小看，其鍵能為 460.5KT/mol，這個(gè)鍵能高于丁基膠中的C-C鍵的 331Kt/mod , 明顯高于聚硫膠中C-S鍵的 289KT/mol 和S-S健的 264KT/mol。由于硅酮膠的Si-O-Si鍵屬于高能鍵，致使其具有優(yōu)異的耐高溫性能。通過對(duì)華亞硅酮密封膠 120℃/168h 的熱老化處理，其熱老化系數(shù)實(shí)測(cè)值為K1（拉伸強(qiáng)度老化系數(shù)）=98%，K2（斷裂伸長(zhǎng)率老化系數(shù)＝102％,K3(硬度老化系數(shù))=100%，這些實(shí)測(cè)值明顯符合老化系數(shù)≥70%的要求。因此，以端羥基聚二甲基硅氧烷為基礎(chǔ)聚合物制得的硅酮中空玻璃密封膠其使用溫度一般為-60℃—1800C，表現(xiàn)為優(yōu)異的耐高、低溫性能。又由于a,w－二羥基聚二甲基硅氧烷主鏈中無不飽和鏈及弱鍵，加之 si—o—si 對(duì)臭氧、紫外線等作用十分穩(wěn)定，因而具有優(yōu)良的耐候性。同時(shí)，也因?yàn)镾i-O-Si鍵能大，對(duì)水及水氣的作用穩(wěn)定，以含該鍵的基料制成的硅酮膠在溫水 (60℃)及沸水（低于 130℃的水蒸汽）中長(zhǎng)時(shí)間浸泡，其重量增加小于 6％，體積增加小于10％，此值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于聚硫膠中對(duì)應(yīng)的 30 ％和50 ％  而且很少影響硅酮膠的機(jī)械性能，表現(xiàn)為優(yōu)良的耐水、耐濕熱老化特性。通過南極（長(zhǎng)城站對(duì)硅酮中空玻璃密封膠的使用，以及秦皇島 156T飛機(jī)玻璃包邊硅酮密封膠的使用，目前，均已達(dá)到20年，其粘接性、彈性均無明顯老化現(xiàn)象，因此，可以驗(yàn)證硅酮膠的使用壽命完全可以達(dá)到20 年以上。）

　　而聚硫膠在長(zhǎng)期使用中易受分子中不穩(wěn)定的二硫鏈節(jié) (—S—S—)的影響，由于主鏈 S－S鍵或 C－S 鍵的斷裂，導(dǎo)致大分子鏈賦予聚合物的許多優(yōu)良的性能的基礎(chǔ)喪失，于是出現(xiàn)一系列的老化現(xiàn)象，膠層在戶外長(zhǎng)期暴露時(shí)出現(xiàn)壓縮和伸長(zhǎng)永久變形逐漸增大，硫化物逐漸變硬，彈性下降和表面出現(xiàn)龜裂等現(xiàn)象.

  通過對(duì)各種中空玻璃密封膠性能對(duì)比及分析可見，槽鋁式中空玻璃密封結(jié)構(gòu)采用丁基 /硅酮膠雙道密封是中空玻璃密封的最佳組合，是中空玻璃密封的“黃金搭檔”。但要做到完全意義上的“金婚”——50年壽命，還需考慮制造中空玻璃所采用的間隔條，干燥劑以及人工操作質(zhì)量等等問題

參考資料：1、“wacker”公司產(chǎn)品說明書
          2、美國(guó)《建筑玻璃使用手冊(cè)》
          3、華亞硅酮密封膠的實(shí)測(cè)值

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