硅酮結構密封膠耐久性研究

　　近年來，玻璃幕墻安全事故頻發，僅2011年，上海一地就發生多起玻璃雨事故。引起了社會的廣泛關注。

　　玻璃幕墻的安全事故主要有兩類：一類是玻璃爆裂后墜落，形成玻璃雨，這是發生最多的安全事故。另一類是玻璃整片墜落，發生的比較少，但后果非常嚴重。比如2011年杭州慶春發展大廈21層玻璃墜落，導致一個19歲少女最終截肢。

　　這些事故在社會上都引起了強烈反響，社會各界對玻璃幕墻安全性的質疑再次升級。作為隱框幕墻主要粘結材料的結構膠也備受關注。很多人都在關心“硅酮結構膠的耐久性如何?到底能用多少年?”

　　廣州市白云化工實業有限公司作為一家負責任的結構膠生產企業，很早就開始了結構膠耐久性方面的研究工作。早在1997年，就建造了一幅隱框玻璃幕墻，進行大氣自然曝曬試驗。該試驗計劃進行50年。

　　硅酮膠概述

　　硅酮膠最突出的特點是耐紫外老化，這是它的分子結構決定的。與其他密封膠不同，硅酮膠的主鏈是由Si—O鍵組成的，與其他聚合物的C-C鍵相比，鍵能更大，在氧及紫外線作用下不易斷裂。因此使其具有非常好的耐候性，能夠耐氧氣、臭氧及紫外線老化，并能在很寬的溫度范圍內(-60℃~200℃)保持橡膠彈性。

　　以幕墻行業常用的幾種建筑密封膠為例，經過5000小時紫外老化后，硅酮膠表面完好，聚氨酯膠、改性硅酮膠表面都出現了裂紋。聚硫膠紫外老化以后也會變硬變脆。此外，聚氨酯、聚硫、和改性硅酮膠在與玻璃粘結時，紫外老化后會失去粘結力，導致脫膠。因此，硅酮膠成為幕墻行業的首選密封材料，并且是隱框玻璃幕墻結構膠、耐候膠的唯一選擇。

　　不過，并不是所有的硅酮膠都一定具有這么好的耐候性。硅酮膠的耐候性及耐久性與其配方、生產工藝等有很大關系。硅酮膠主要由有機硅基礎聚合物、填料和助劑組成，其中，有機硅基礎聚合物的價格較高，占整個膠成本的75%以上。由于礦物油的價格遠低于有機硅基礎聚合物，為了降低成本，有些廠家就向膠中添加礦物油，取代部分有機硅基礎聚合物。甚至某些國外品牌的產品，在國內生產的結構膠也有充油的情況。

　　硅酮膠優異的耐候性能主要得益于其含有Si—O鍵為主鏈的有機硅基礎聚合物，如果有機硅基礎聚合物的含量下降，必然會導致硅酮膠的耐久性下降。

　　我們在5000小時紫外老化試驗過程中注意到，充油15%左右的硅酮膠在500小時的時候，彈性已經急劇下降，最大強度伸長率從201%下降至99%;到3500小時時甚至出現了脫膠現象。

　　結構膠標準對比

　　正是由于不同廠家的硅酮膠產品性能差異很大，為保證用于隱框幕墻的硅酮結構膠的性能和耐久性，美國、歐洲、中國都制訂了相應的標準。

　　我國結構膠標準GB 16776最早是1997年制訂的，主要是參考了美國材料與試驗協會結構膠標準ASTM C1184的項目，但是在指標上結合我國實際情況進行了適當提高，將各種狀態下的拉伸強度由0.345MPa提高到0.45MPa，增加了界面破壞面積的要求。2005版又將標準狀態下的拉伸強度提高到0.6MPa，并且為了防止結構膠彈性太差，還增加了最大強度伸長率大于100%的指標。

　　因此，總體上看，我國的結構膠標準要高于美國標準。

　　不過，美國結構膠標準的紫外老化條件為5000小時(208天，約7個月)，我國為了操作簡便，紫外光照時間定為300小時(12.5天)，并且紫外光照的設備與美標也有一定差別。美標采用的是熒光紫外燈或氙弧燈紫外老化設備，我國采用的是紫外線試驗箱。

　　歐洲的結構膠規范ETAG002比美國ASTM C1184和我國的GB 16776都嚴格得多，不僅檢測項目多很多，而且結果的取值方法和評價方法也有所不同。

　　除常溫、高低溫的拉伸粘結強度外，常溫、高低溫的剪切強度也需要檢測;水—紫外光照的時間為1008小時(42天)。此外，還增加了鹽霧、二氧化硫氣體、清潔劑浸泡等環境處理后的強度和粘結破壞面積要求，以及氣體包裹、彈性恢復率、收縮率、抗撕裂、機械疲勞、蠕變等指標。

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