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概述
建筑用硅酮結構密封膠主要應用于建筑隱框玻璃幕墻的安裝。無論是全隱或半隱框玻璃幕墻,其安裝時均是將玻璃用結構膠粘在經過特殊處理的鋁框上組成幕墻板塊,因此對硅酮結構密封膠粘結性能和耐久性能的要求特別嚴格,它不僅要求具有優異的大氣、濕熱環境下的長期穩定性(詞條“穩定性”由行業大百科提供),而且還必須有很高的粘結強度和位移能力。目前我國幕墻建筑被越來越多地設計和使用,尤其是在一些大中城市,從而帶動了國內此類產品生產與應用的迅速發展。然而一直以來人們都有一個錯誤認識,認為硅酮結構密封膠硬度越高、拉伸粘結強度越大,膠的質量就越好,使用壽命就越長。事實并非如此。本文結合GB16776-1997《建筑用硅酮結構密封膠》國家標準修訂過程中所做的驗證試驗,測試拉伸粘結性及與之相關的幾個技術指標,討論熱、水、光(熱(水、位移能力等因素對拉伸粘結性能和耐久性能的影響。
1.試驗
分別測試不同廠家生產的7個市售建筑用硅酮結構密封膠樣品的拉伸粘結性、硬度、加熱質量損失和冷拉(熱壓后的粘結性。7個樣品中,1-6為單組分,7為雙組分。所用粘結基材一面為透明浮法玻璃,另一面為陽極化的鋁合金,均無底涂。各測試項目試件尺寸、形狀、制備與試驗方法均按現行國家標準執行。
2.試驗結果與討論
2.1 拉伸粘結性
按GB/T13477.8-2002《建筑密封材料試驗方法》(第1部分:拉伸粘結性的測定)制備3組試件,在23℃下分別養護28 d(單組分)或14 d(雙組分),其中1組在23℃進行拉J巾試驗;第2組浸入標準條件下的水中7d后立即進行拉仲試驗;第3組放入水一紫外線輻照試驗箱中浸水光照300 h(溫度40℃)后進行拉仲試驗。拉仲試驗時分別測定拉仲至仲長率為60%時的拉仲模量、竣大應力時仲長率、拉仲粘結強度和斷裂(詞條“斷裂”由行業大百科提供)仲長率,同時記錄拉仲應力一應變曲線(詞條“應變曲線”由行業大百科提供)(見圖1.圖2)。

從拉仲應力一應變曲線中可以看出,其曲線前段,即在竣大強度時仲長率之前,呈現出符合二次多項式函數關系:y-=4l-2+b%+C,且擬合的相關系數R非常接近于1,隨后基本上呈平臺狀態,直至破壞。如圖1所示7個樣品在標準條件下拉仲應力一應變曲線,其R值范圍為0.986-0.999口同樣,對同一樣品而言,不同條件下的拉仲應力一應變曲線也呈二次多項式函數關系。如圖2所示6解品R值的范圍為0.988-0.9950
2.2浸水及浸水光照對其耐久性的影響
硅酮結構密封膠在初始固化期間,吸收空氣中水分而固化,但固化之后水分的作用則發生在兩方面:一方而使密封膠進一步交聯,交聯密度增加;另一方而則使其發生水解而降解,對力學性能(詞條“力學性能”由行業大百科提供)A成相反的作用,即導致拉仲粘結強度降低,仲長率增大。而紫外光在膠表而的能量積聚可使聚硅氧烷(詞條“硅氧烷”由行業大百科提供)大分子鏈斷裂,同樣A成降解;熱的作用在短時間內會加快自山基反應的交聯過程,結果使拉仲強度增加,仲長率也會受到影響,但長期的熱作用反而促使膠的老化進程。因此,究竟哪個因素或幾個因素會同時在硅酮結構密封膠所處水、濕熱、光的環境下發生的老化過程中起主要作用,這取決于多方面原因,是個較為復雜的化學反應過程,或決定于不同的老化機惻1為考察水、光一熱一水(或升溫條件下的浸水光照)協同作用對硅酮結構密封膠性能的影響,我們按GB 16776規定的試驗條件進行了試驗。
2.2.1對拉仲粘結強度的影響
不同試驗條件對拉伸粘結強度的影響試驗結果見圖3}

由圖3可看出:
(1)不論是單純浸水,還是浸水和光照聯合作用,其結果都是使拉仲粘結強度較標準條件下降低,但降低的幅度因樣品不同而不同。
(2)大部分樣品單純浸水對拉仲粘結強度降低的幅度要大于光一熱一水的聯合作用,說明水解反應過程確實存在。
(3)光一熱一水的協同作用并未使性能降低的幅度遠大于單純水的作用,說明硅酮結構密封膠的老化過程是交聯密度(詞條“密度”由行業大百科提供)增加與水降解反應過程競爭的結果。熱作用在一定程度上可能起到了增進交聯的作用,而光的作用可能僅是傲發出自由基,進而或交聯或降解。
(4)不同樣品23℃的拉仲粘結強度鎮在4.8-1.2 MPa,均遠高于原國家標準中不小于0.45 MPa的技術要求,也呈現出彈性欠缺的不足。
2.2.2對最大應力時仲長率和斷裂仲長率的影響
不同試驗條件對最大應力時仲長率和斷裂仲長率的影響試驗結果見圖4,圖5.


由圖4,圖5可以看出:
(1)經不同試驗條件處理后,7個樣品之間相比,這2個指標相對于標準條件有不同的影響趨勢和幅度。
(2)對大部分樣品而言,不同老化處理條件對仲長率的影響呈相似影響趨勢,只是幅度有所差別。
(3)大部分樣品單一水的因素趨于使斷裂伸長率增加,再次說明水解反應占有一定的優勢.
(4)不同樣品23℃的斷裂仲長率值相差相當大,數值范圍88%-410%.說明不同配方體系決定其粘結活性—內聚力平衡的不同,導致對斷裂仲長率的影響程度差別很大.
(5)最大應力時仲長率在一定程度上能反映出產品的強度與彈性之間的關系,一味追求強度,勢必會帶來產品在彈性方面的損失,而表現出低的仲長率,如.樣品.
2.2.3對拉仲破壞時狀態的影響
拉仲破壞時的狀態直接關系到產品的持久粘結性。在7個樣品中,23℃的拉仲試驗其破壞狀態均為內聚破壞:但在浸水后拉仲試驗中,2',3'樣品出現超過5%的粘結破壞:在浸水光照后拉伸試驗中,3',6'樣品出現相當大的粘結破壞.因此,水的作用,尤其是升溫狀態下的水,對硅酮結構密封膠的粘結耐久性具有較大的影響。
鑒于與拉仲粘結性相關的幾個指標在經過老化試驗后反映出的變化趨勢,如要選擇一個指標來評定硅酮結構密封膠的耐久性,應選擇拉仲粘結強度為宜。
2.3熱的老化作用
熱的作用不僅影響產品的交聯密度,還會使膠在固化過程中產生小分子或生產過程中添加小分子物質的逸出,造成一定的體積收縮,從而影響硅酮結構密封膠的粘結,給幕墻工帶來極大的質最隱患。為此選擇與GB 16776一致的試驗條件進行質最損失率試驗,并檢查其表而狀態。試驗條件為:養護好的試件置于(90正負2) ℃烘箱內21 d.加熱質最損失率試驗結果見表1

由表1及試驗過程可以看出:硅酮結構密封膠在經歷21 d的熱空氣老化試驗后,盡管相互之間有所差別,其質最損失率相當小,且質量損失主要發生在址初的幾天,而后基本穩定;同時表而無明顯的開裂和起粉現象。這從另一方而說明了硅酮結構密封膠良好的熱穩定性和耐久性。
2.4硬度與拉仲粘結性的關系
從理論上講,硬度大小可表征材料的模最,但不一定能表征其拉伸粘結強度和斷裂仲長率。為驗證此點是否成立,我們按GBIT 531一1999《橡膠袖珍硬度計壓入硬度試驗方法》測定壓針壓入試樣1,時的硬度值。根據設計和應用規范,硅酮結構密封膠的位移能力分級應為20%,相對應的是60%拉仲模最。將硬度值分別與23℃下60%拉仲模量、拉仲粘結強度及斷裂仲長率進行對比。結果見表2
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