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本文將就塑料薄膜種類、厚度、環(huán)境溫度、硅酮密封膠白油含量等因素對“薄膜法”不平整情況的影響進(jìn)行分析。
1、 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 試驗(yàn)密封膠及其他材料
本試驗(yàn)選取了四個(gè)國內(nèi)外知名品牌密封膠產(chǎn)品：廣州市白云化工實(shí)業(yè)有限公司SS550硅酮密封膠，國外1#為某進(jìn)口品牌硅酮密封膠，國內(nèi)1#為某國內(nèi)品牌硅酮密封膠，國內(nèi)2#為國內(nèi)另一品牌硅酮密封膠。具體信息如表1所示。
表1 國內(nèi)外不同產(chǎn)品信息
塑料薄膜：6絲，10絲，12絲，15絲，20絲的PE膜;15絲PVC膜。
聚丙烯塑料空心圓環(huán)：內(nèi)徑46.5mm，高6.5mm。
1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備（詞條“設(shè)備”由行業(yè)大百科提供）
1)分析天平，精度 0.0001 g;2)Memmert CTC 256 恒溫恒濕箱;3)游標(biāo)卡尺，精度0.001mm。
1.3樣品制備
在鋪平的A4紙大小的塑料薄膜中心放置塑料空心圓環(huán)，把膠打在環(huán)內(nèi)，將上表面刮平，用細(xì)鐵絲沿塑料環(huán)內(nèi)沿刮一圈，取下塑料環(huán)，在試驗(yàn)要求的條件下放置規(guī)定的時(shí)間。
圖3 剛制好的樣品和養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間的樣品
1.4塑料薄膜變形量檢測方法
清除塑料薄膜表面的密封膠，將其平放于平整的桌面或臺面，用游標(biāo)卡尺量取薄膜中心隆起的最高高度。
圖4薄膜對于充油和不充油密封膠的響應(yīng)
2、 結(jié)果與討論
2.1試驗(yàn)樣品的熱失重數(shù)據(jù)
密封膠樣品熱失重的測定：按GB/T 31851第6章規(guī)定的方法測定，將密封膠打出后，在250℃的烘箱中放置4小時(shí)，計(jì)算加熱減重。
表2 不同樣品熱失重分析數(shù)據(jù)
從上述熱失重分析分析數(shù)據(jù)可以看出，不填充白油的白云SS550硅酮密封膠熱失重?cái)?shù)據(jù)比較小，不到4%，而另外三個(gè)樣品熱失重比較大，都超過了5%，說明這幾個(gè)知名品牌的密封膠樣均填充了白油。
2.2 “薄膜法”的重現(xiàn)性
使用國外1#密封膠樣品，在同一厚度PE薄膜，按前述制樣的方法制取10個(gè)樣品，在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室(23℃，50%相對濕度)放置24小時(shí)，測量薄膜中心隆起的高度，試驗(yàn)結(jié)果如下表所示。
表3 同一厚度薄膜對同一充油膠測試的重現(xiàn)性
從對采用相同方法進(jìn)行制樣的10個(gè)樣品的檢測結(jié)果看，“隆起高度”的波動(dòng)非常小，10個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差只有0.048，說明本試驗(yàn)所采用的對“薄膜法”差異進(jìn)行定量所選取的測量項(xiàng)目——“隆起高度”離散性非常小，具有很好的重現(xiàn)性。
2.3不同厚度PE薄膜對充油密封膠的響應(yīng)
取不同厚度的PE薄膜，針對不同的硅酮密封膠樣品按前述方法制樣，每組3個(gè)，在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室(23℃，50%相對濕度)放置24小時(shí)，測量薄膜中心隆起的高度，試驗(yàn)結(jié)果如下表所示。
表4 不同厚度PE薄膜對不充油、充油密封膠的響應(yīng)(隆起高度，單位：mm)
從表4可以看出：
1. 填充白油的密封膠會(huì)使薄膜表面不平整，而不填充白油的硅酮密封膠不會(huì)導(dǎo)致薄膜不平整。
2. 對某一個(gè)密封膠樣品，在同樣的時(shí)間內(nèi)，薄膜越薄，則表面隆起的高度越高，薄膜越厚，隆起的高度越小。該規(guī)律對于每個(gè)密封膠樣品都適用。但是，薄膜太薄時(shí)(<10絲)，薄膜本身也容易發(fā)生變形，測量和觀察都不太不方便，測量誤差也比較大。
3. 不同品牌的充油密封膠，即使熱失重?cái)?shù)據(jù)相近，薄膜隆起的高度也不完全一致。說明薄膜隆起的高度并非只與熱失重或者充油量相關(guān)，與密封膠具體的配方組成或填充白油的種類也有一定的關(guān)系。
2.4 不同種類塑料薄膜(PVC、PE)對不充油、充油密封膠的響應(yīng)
目前市面上常見的塑料薄膜除PE膜之外，還有PVC膜。15絲厚度的PVC膜和PE膜對充油密封膠的測試結(jié)果如下表所示。
表5 不同種類塑料薄膜對不充油、充油密封膠的響應(yīng)情況(隆起高度，單位：mm)
從上述測試結(jié)果可以看出，充油密封膠不會(huì)使PVC薄膜表面不平整，PVC薄膜無法用于鑒別硅酮密封膠是否填充了白油。
2.5 PE薄膜對不同種類增塑劑的響應(yīng)
除了白油外，DIDP(鄰苯二甲酸二異癸酯)、PPG(環(huán)氧丙烷縮合物)等也可以作為建筑密封膠的增塑劑，通常用于硅烷改性聚醚膠或聚氨酯膠中。將不同種類增塑劑直接滴于PE膜表面，查看其平整度變化情況，試驗(yàn)結(jié)果如下表所示。
表6 PE膜對不同增塑劑的響應(yīng)情況
上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以硅油為增塑劑，不會(huì)導(dǎo)致薄膜表面不平整，DIDP，PPG也不會(huì)導(dǎo)致薄膜表面不平整，而白油則可以在20分鐘左右就導(dǎo)致PE膜出現(xiàn)不平整，1小時(shí)出現(xiàn)明顯嚴(yán)重的不平整現(xiàn)象。
2.6 PE膜對充油密封膠隨時(shí)間的響應(yīng)
選取12絲厚PE膜，使用國外1#密封膠樣品制樣。每個(gè)時(shí)間點(diǎn)制一組樣品，每組3個(gè)。在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室(23℃，50%相對濕度)養(yǎng)護(hù)到預(yù)定的時(shí)間，測量薄膜隆起的高度。結(jié)果如下表所示。
表7 選定厚度的PE薄膜對充油密封膠隨時(shí)間的響應(yīng)
將以上結(jié)果繪制成圖，如下圖所示。
圖5 選定厚度的PE薄膜對充油密封膠隨時(shí)間的響應(yīng)
從上述表格和圖中可以看出，12絲厚的PE膜對充油密封膠的響應(yīng)是比較迅速的，1h即有響應(yīng)。雖然開始時(shí)，薄膜隆起的厚度不大，但是薄膜隆起的速度比較快，到16小時(shí)之后，薄膜隆起的速度開始下降，漸漸趨于平緩。
2.7 選定厚度的PE薄膜在不同環(huán)境溫度下對充油膠的響應(yīng)
選取12絲厚PE膜，針對不同的硅酮密封膠樣品按前述方法制樣，每組3個(gè)。將制好的樣品分別放置于低溫(-4℃)、室溫(23℃)和高溫(50℃)條件下養(yǎng)護(hù)24小時(shí)，測量薄膜隆起的高度。結(jié)果如下表所示。
表8 選定厚度的PE薄膜在不同環(huán)境溫度下對充油密封膠的響應(yīng)(隆起高度，單位：mm)
從表中數(shù)據(jù)可以看出，溫度對于薄膜隆起高度的影響是比較顯著的。低溫條件下，薄膜隆起高度明顯下降，高溫條件下則有所上升。這主要是因?yàn)榘子头肿酉騊E膜中的擴(kuò)散的速度受溫度影響明顯，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)速度越快，擴(kuò)散速度也越快，而低溫會(huì)時(shí)白油分子運(yùn)動(dòng)速度變慢，因此擴(kuò)散到PE膜中的速度也變慢。
3、 原理分析
“薄膜法”主要是利用PE膜遇到白油表面會(huì)變得不平整這一特性來判斷硅酮密封膠中是否添加了白油的。
白油是烷烴的混合物，在分子結(jié)構(gòu)上，與PE接近，因此可以擴(kuò)散到PE膜中去。PE膜在生產(chǎn)過程中，為使表面平整，在冷卻定型時(shí)施加了一定的外力，雖然不大，但是在PE膜的分子內(nèi)部存在一定的內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)白油擴(kuò)散到PE膜內(nèi)部時(shí)，減弱了定型聚乙烯高分子的外力，使聚乙烯高分子的內(nèi)應(yīng)力得以釋放，這些聚乙烯高分子鏈發(fā)生扭轉(zhuǎn)、收縮，從而使PE膜在宏觀上表現(xiàn)為不再平整。而不充油硅酮密封膠中的有機(jī)硅聚合物由于分子結(jié)構(gòu)與PE膜差別很大，不會(huì)擴(kuò)散到PE膜中去，因此不會(huì)造成PE膜的形變。
4、 結(jié)論
1) “薄膜法”測定硅酮密封膠中是否填充白油，具有非常好的重復(fù)性。
2) “薄膜法”檢測硅酮密封膠中白油含量時(shí)，PE膜隆起的高度受薄膜厚度、充油量、密封膠具體的配方、白油種類、觀察時(shí)間和試驗(yàn)環(huán)境溫度等因素影響。
3)常見的其他種類硅酮密封膠增塑劑，如：硅油、PPG、DIDP不會(huì)導(dǎo)致PE膜表面不平整。
4)使用10-15絲厚度的PE膜、在室溫下、打膠（詞條“打膠”由行業(yè)大百科提供）24小時(shí)后進(jìn)行觀察，可以有效判斷硅酮密封膠中是否填充白油，“薄膜法”準(zhǔn)確率高，操作簡便，是在沒有試驗(yàn)設(shè)備的情況下判斷硅酮密封膠是否添加白油的既簡便、又科學(xué)的方法。
本文已發(fā)布在《中國建筑防水》2018年第22期，如有需要請聯(lián)系《中國建筑防水》。
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