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概述
建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠主要應(yīng)用于建筑隱框玻璃幕墻的安裝。無(wú)論是全隱或半隱框玻璃幕墻，其安裝時(shí)均是將玻璃用結(jié)構(gòu)膠粘在經(jīng)過(guò)特殊處理的鋁框上組成幕墻板塊，因此對(duì)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠粘結(jié)性能和耐久性能的要求特別嚴(yán)格，它不僅要求具有優(yōu)異的大氣、濕熱環(huán)境下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性（詞條“穩(wěn)定性”由行業(yè)大百科提供），而且還必須有很高的粘結(jié)強(qiáng)度和位移能力。目前我國(guó)幕墻建筑被越來(lái)越多地設(shè)計(jì)和使用，尤其是在一些大中城市，從而帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)此類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)與應(yīng)用的迅速發(fā)展。然而一直以來(lái)人們都有一個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，認(rèn)為硅酮結(jié)構(gòu)密封膠硬度越高、拉伸粘結(jié)強(qiáng)度越大，膠的質(zhì)量就越好，使用壽命就越長(zhǎng)。事實(shí)并非如此。本文結(jié)合GB16776-1997《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)修訂過(guò)程中所做的驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)試拉伸粘結(jié)性及與之相關(guān)的幾個(gè)技術(shù)指標(biāo)，討論熱、水、光(熱(水、位移能力等因素對(duì)拉伸粘結(jié)性能和耐久性能的影響。
1.試驗(yàn)
分別測(cè)試不同廠家生產(chǎn)的7個(gè)市售建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠樣品的拉伸粘結(jié)性、硬度、加熱質(zhì)量損失和冷拉(熱壓后的粘結(jié)性。7個(gè)樣品中，1-6為單組分，7為雙組分。所用粘結(jié)基材一面為透明浮法玻璃，另一面為陽(yáng)極化的鋁合金，均無(wú)底涂。各測(cè)試項(xiàng)目試件尺寸、形狀、制備與試驗(yàn)方法均按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
2.試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 拉伸粘結(jié)性
按GB/T13477.8-2002《建筑密封材料試驗(yàn)方法》(第1部分：拉伸粘結(jié)性的測(cè)定)制備3組試件，在23℃下分別養(yǎng)護(hù)28 d(單組分)或14 d(雙組分)，其中1組在23℃進(jìn)行拉J巾試驗(yàn);第2組浸入標(biāo)準(zhǔn)條件下的水中7d后立即進(jìn)行拉仲試驗(yàn);第3組放入水一紫外線(xiàn)輻照試驗(yàn)箱中浸水光照300 h(溫度40℃)后進(jìn)行拉仲試驗(yàn)。拉仲試驗(yàn)時(shí)分別測(cè)定拉仲至仲長(zhǎng)率為60%時(shí)的拉仲模量、竣大應(yīng)力時(shí)仲長(zhǎng)率、拉仲粘結(jié)強(qiáng)度和斷裂（詞條“斷裂”由行業(yè)大百科提供）仲長(zhǎng)率，同時(shí)記錄拉仲應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn)（詞條“應(yīng)變曲線(xiàn)”由行業(yè)大百科提供）(見(jiàn)圖1.圖2)。
從拉仲應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn)中可以看出，其曲線(xiàn)前段，即在竣大強(qiáng)度時(shí)仲長(zhǎng)率之前，呈現(xiàn)出符合二次多項(xiàng)式函數(shù)關(guān)系:y-=4l-2+b%+C,且擬合的相關(guān)系數(shù)R非常接近于1，隨后基本上呈平臺(tái)狀態(tài)，直至破壞。如圖1所示7個(gè)樣品在標(biāo)準(zhǔn)條件下拉仲應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn)，其R值范圍為0.986-0.999口同樣，對(duì)同一樣品而言，不同條件下的拉仲應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn)也呈二次多項(xiàng)式函數(shù)關(guān)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(duì)其耐久性的影響
硅酮結(jié)構(gòu)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(fā)生在兩方面:一方而使密封膠進(jìn)一步交聯(lián)，交聯(lián)密度增加;另一方而則使其發(fā)生水解而降解，對(duì)力學(xué)性能（詞條“力學(xué)性能”由行業(yè)大百科提供）A成相反的作用，即導(dǎo)致拉仲粘結(jié)強(qiáng)度降低，仲長(zhǎng)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(yè)大百科提供）大分子鏈斷裂，同樣A成降解;熱的作用在短時(shí)間內(nèi)會(huì)加快自山基反應(yīng)的交聯(lián)過(guò)程，結(jié)果使拉仲?gòu)?qiáng)度增加，仲長(zhǎng)率也會(huì)受到影響，但長(zhǎng)期的熱作用反而促使膠的老化進(jìn)程。因此，究竟哪個(gè)因素或幾個(gè)因素會(huì)同時(shí)在硅酮結(jié)構(gòu)密封膠所處水、濕熱、光的環(huán)境下發(fā)生的老化過(guò)程中起主要作用，這取決于多方面原因，是個(gè)較為復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，或決定于不同的老化機(jī)惻1為考察水、光一熱一水(或升溫條件下的浸水光照)協(xié)同作用對(duì)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠性能的影響，我們按GB 16776規(guī)定的試驗(yàn)條件進(jìn)行了試驗(yàn)。
2.2.1對(duì)拉仲粘結(jié)強(qiáng)度的影響
不同試驗(yàn)條件對(duì)拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3}
由圖3可看出:
(1)不論是單純浸水，還是浸水和光照聯(lián)合作用，其結(jié)果都是使拉仲粘結(jié)強(qiáng)度較標(biāo)準(zhǔn)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(duì)拉仲粘結(jié)強(qiáng)度降低的幅度要大于光一熱一水的聯(lián)合作用，說(shuō)明水解反應(yīng)過(guò)程確實(shí)存在。
(3)光一熱一水的協(xié)同作用并未使性能降低的幅度遠(yuǎn)大于單純水的作用，說(shuō)明硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的老化過(guò)程是交聯(lián)密度（詞條“密度”由行業(yè)大百科提供）增加與水降解反應(yīng)過(guò)程競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。熱作用在一定程度上可能起到了增進(jìn)交聯(lián)的作用，而光的作用可能僅是傲發(fā)出自由基，進(jìn)而或交聯(lián)或降解。
(4)不同樣品23℃的拉仲粘結(jié)強(qiáng)度鎮(zhèn)在4.8-1.2 MPa,均遠(yuǎn)高于原國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中不小于0.45 MPa的技術(shù)要求，也呈現(xiàn)出彈性欠缺的不足。
2.2.2對(duì)最大應(yīng)力時(shí)仲長(zhǎng)率和斷裂仲長(zhǎng)率的影響
不同試驗(yàn)條件對(duì)最大應(yīng)力時(shí)仲長(zhǎng)率和斷裂仲長(zhǎng)率的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4,圖5.
由圖4,圖5可以看出:
(1)經(jīng)不同試驗(yàn)條件處理后，7個(gè)樣品之間相比，這2個(gè)指標(biāo)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)條件有不同的影響趨勢(shì)和幅度。
(2)對(duì)大部分樣品而言，不同老化處理?xiàng)l件對(duì)仲長(zhǎng)率的影響呈相似影響趨勢(shì)，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(zhǎng)率增加，再次說(shuō)明水解反應(yīng)占有一定的優(yōu)勢(shì).
(4)不同樣品23℃的斷裂仲長(zhǎng)率值相差相當(dāng)大，數(shù)值范圍88%-410%.說(shuō)明不同配方體系決定其粘結(jié)活性—內(nèi)聚力平衡的不同，導(dǎo)致對(duì)斷裂仲長(zhǎng)率的影響程度差別很大.
(5)最大應(yīng)力時(shí)仲長(zhǎng)率在一定程度上能反映出產(chǎn)品的強(qiáng)度與彈性之間的關(guān)系，一味追求強(qiáng)度，勢(shì)必會(huì)帶來(lái)產(chǎn)品在彈性方面的損失，而表現(xiàn)出低的仲長(zhǎng)率，如.樣品.
2.2.3對(duì)拉仲破壞時(shí)狀態(tài)的影響
拉仲破壞時(shí)的狀態(tài)直接關(guān)系到產(chǎn)品的持久粘結(jié)性。在7個(gè)樣品中，23℃的拉仲試驗(yàn)其破壞狀態(tài)均為內(nèi)聚破壞:但在浸水后拉仲試驗(yàn)中，2',3'樣品出現(xiàn)超過(guò)5%的粘結(jié)破壞:在浸水光照后拉伸試驗(yàn)中,3',6'樣品出現(xiàn)相當(dāng)大的粘結(jié)破壞.因此，水的作用，尤其是升溫狀態(tài)下的水，對(duì)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的粘結(jié)耐久性具有較大的影響。
鑒于與拉仲粘結(jié)性相關(guān)的幾個(gè)指標(biāo)在經(jīng)過(guò)老化試驗(yàn)后反映出的變化趨勢(shì)，如要選擇一個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)定硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的耐久性，應(yīng)選擇拉仲粘結(jié)強(qiáng)度為宜。
2.3熱的老化作用
熱的作用不僅影響產(chǎn)品的交聯(lián)密度，還會(huì)使膠在固化過(guò)程中產(chǎn)生小分子或生產(chǎn)過(guò)程中添加小分子物質(zhì)的逸出，造成一定的體積收縮，從而影響硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的粘結(jié)，給幕墻工帶來(lái)極大的質(zhì)最隱患。為此選擇與GB 16776一致的試驗(yàn)條件進(jìn)行質(zhì)最損失率試驗(yàn)，并檢查其表而狀態(tài)。試驗(yàn)條件為:養(yǎng)護(hù)好的試件置于(90正負(fù)2) ℃烘箱內(nèi)21 d.加熱質(zhì)最損失率試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1
由表1及試驗(yàn)過(guò)程可以看出:硅酮結(jié)構(gòu)密封膠在經(jīng)歷21 d的熱空氣老化試驗(yàn)后，盡管相互之間有所差別，其質(zhì)最損失率相當(dāng)小，且質(zhì)量損失主要發(fā)生在址初的幾天，而后基本穩(wěn)定;同時(shí)表而無(wú)明顯的開(kāi)裂和起粉現(xiàn)象。這從另一方而說(shuō)明了硅酮結(jié)構(gòu)密封膠良好的熱穩(wěn)定性和耐久性。
2.4硬度與拉仲粘結(jié)性的關(guān)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(jié)強(qiáng)度和斷裂仲長(zhǎng)率。為驗(yàn)證此點(diǎn)是否成立，我們按GBIT 531一1999《橡膠袖珍硬度計(jì)壓入硬度試驗(yàn)方法》測(cè)定壓針壓入試樣1，時(shí)的硬度值。根據(jù)設(shè)計(jì)和應(yīng)用規(guī)范，硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的位移能力分級(jí)應(yīng)為20%，相對(duì)應(yīng)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(jié)強(qiáng)度及斷裂仲長(zhǎng)率進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果見(jiàn)表2
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