高位移能力防污染硅酮耐候密封膠的研制

　　俗稱的硅酮耐候密封膠是指用于建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業(yè)大百科提供）板塊之間接縫密封的硅酮密封膠，硅酮密封膠由于具有良好的抗紫外線能力、抗位移能力及彈性恢復(fù)能力和對常用幕墻材料極佳的粘附性，成為建筑幕墻首選的密封材料。

　　普通的硅酮耐候密封膠對幕墻有污染現(xiàn)象，其污染表現(xiàn)在以下兩個方面：

　　1)增塑劑等小分子物質(zhì)滲入到石材等多孔材料（詞條“多孔材料”由行業(yè)大百科提供）造成的滲入污染。普通的硅酮耐候密封膠在配方設(shè)計上為了提高彈性和伸長率、降低硬度、改善擠出性等考慮，通常會加入硅油（詞條“硅油”由行業(yè)大百科提供）或其他增塑劑等;增塑劑或小分子低揮發(fā)份物質(zhì)在密封膠固化過程中不參與交聯(lián)固化反應(yīng)，石材等多孔性材料與含有增塑劑的密封膠接觸一段時間后，增塑劑將從膠體中滲出到石材表面污染石材，見圖1。這種污染一旦造成就無法消除，對石材幕墻的外觀影響非常大。因此，對于石材幕墻，一定要選用石材專用密封膠。

　　2)膠縫表面吸附灰塵。不僅是石材幕墻，幾乎所有的硅酮密封膠接縫，由于硅酮密封膠自身的特性，灰塵和污物易在硅酮密封膠表面聚積，聚積灰塵和污物在雨水的作用下易在硅酮密封膠接縫附近產(chǎn)生臟污垂流現(xiàn)象。臟污垂流現(xiàn)象不僅出現(xiàn)在暴露戶外的石材幕墻，也出現(xiàn)在金屬板幕墻、玻璃幕墻等。臟污垂流現(xiàn)象產(chǎn)生后，嚴(yán)重影響到幕墻的整體美觀，在淺色的石材和鋁板幕墻表現(xiàn)尤為明顯。臟污垂流痕跡可以通過幕墻表面清洗的方式予以清除，但費時費力，尤其在高層和超高層幕墻上，清洗幕墻板塊難度較大。

　　對于以上所述第一種污染形式可以通過采用石材專用硅酮密封膠能有效解決;對于第二種污染形式，石材專用硅酮密封膠仍不能解決。基于此，本文目的在于開發(fā)一種防污染硅酮耐候密封膠產(chǎn)品，并使其具備高位移能力和優(yōu)異的防污染性能，不僅能防止增塑劑對天然石材等多孔性材料的滲入污染，而且能極大地減少膠縫表面吸附灰塵，對減少石材、金屬板和玻璃的臟污垂流現(xiàn)象具有非常良好的效果。

　　本文開發(fā)的防污染密封膠的防污染性能實用性在于：1)用于常規(guī)幕墻，可明顯減少幕墻清洗的頻次，減少幕墻保潔方面的維護(hù)成本;2)用于對污染和臟污垂流有嚴(yán)格限制、對外墻美觀性能要求較高的多孔性天然石材和外墻板塊系統(tǒng)，在正常清洗的頻次或少于正常清洗的頻次下，能最大程度保證幕墻的清潔美觀。

　　1 實驗部分

　　1.1 主要原料

　　107硅橡膠，工業(yè)品，邁圖產(chǎn)品;長鏈烷基氟硅烷，自制;納米活性碳酸鈣CCR，工業(yè)品，日本白石公司;烷氧基硅烷混合交聯(lián)劑（詞條“交聯(lián)劑”由行業(yè)大百科提供），自制;鈦絡(luò)合物催化劑：二異丙氧基鈦雙(乙酰乙酸乙酯)配合物，自制;氨丙基三乙氧基硅烷，A1100，工業(yè)品，邁圖產(chǎn)品。

　　1.2 主要試驗設(shè)備

　　實驗捏合機(jī)，佛山金銀河機(jī)械設(shè)備有限公司;實驗行星攪拌機(jī)，佛山金銀河機(jī)械設(shè)備有限公司;電子拉力試驗機(jī)，深圳新三思材料檢測有限公司;恒溫恒溫箱，深圳歐朗試驗設(shè)備有限公司。

　　1.3 試樣配方

　　實驗基礎(chǔ)配方為107膠100份，鈦絡(luò)合物催化劑2份，氨丙基三乙氧基硅烷1份，納米活性碳酸鈣90份、烷氧基硅烷混合交聯(lián)劑或長鏈烷基氟硅烷為變量。先將107膠、納米活性碳酸鈣加入到捏合機(jī)中，加熱抽真空脫水制得基料。將上述基料冷卻至常溫后計量加入到行星攪拌機(jī)中，按比例加入交聯(lián)劑、鈦絡(luò)合物催化劑、氟硅烷和偶聯(lián)劑（詞條“偶聯(lián)劑”由行業(yè)大百科提供），真空條件下攪拌，混合均勻后出料，裝入300 ml包裝塑料瓶中，室溫下放置一周后檢測。

　　1.4 性能測試

　　1) 拉伸粘結(jié)性測試按《GB/T 13477.8-2002建筑密封材料（詞條“建筑密封材料”由行業(yè)大百科提供）試驗方法 第8部分：拉伸粘結(jié)性的測定》[2]。

　　2) 對垂流污染的測試采用在實際幕墻戶外曝曬的方法，定期觀察。由于垂流污染目前無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法，測試方法采用在實際幕墻戶外曝曬的方法，定期觀察，通過相同膠縫長度計算垂流流痕的長度和數(shù)量的方法，將污染輕重程度分為無污染、基本無污染、稍有污染、有污染、明顯污染共5個等級。

　　3) 對石材的污染性測試按《GB/T 23261-2009 石材用建筑密封膠》附錄A中有關(guān)規(guī)定[3]。

　　4) 位移能力和其他性能測試按《GB/T 23261-2009 石材用建筑密封膠》50級中有關(guān)規(guī)定。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 混合交聯(lián)劑用量對拉伸粘結(jié)性的影響

　　實驗配方為107膠100份，納米碳酸鈣90份，鈦絡(luò)合物催化劑2份，氨丙基三乙氧基硅烷1份，氟硅烷0.6份。混合交聯(lián)劑為變量，探討了交聯(lián)劑加入量對拉伸粘結(jié)性的影響，結(jié)果見圖4、圖5。

　　當(dāng)交聯(lián)劑加入量為4份，膠料（詞條“膠料”由行業(yè)大百科提供）在行星攪拌機(jī)內(nèi)呈半固化狀，未得到正常試樣，交聯(lián)劑最小加入量為5份。由圖4可見，隨著混合交聯(lián)劑加入量的增加，拉伸強(qiáng)度先略有下降后上升;加入量6份時，拉伸強(qiáng)度最小，為0.85MPa;當(dāng)加入量為9份時，拉伸強(qiáng)度最大，達(dá)到1.02 MPa。

　　由圖5可見，隨著混合交聯(lián)劑加入量的增加，最大強(qiáng)度伸長率先略有上升后明顯下降，加入量6份時，最大強(qiáng)度伸長率達(dá)到最大值，為486%，當(dāng)加入量為9份時，最大強(qiáng)度伸長率降至306%。

　　從以上數(shù)據(jù)可見，當(dāng)交聯(lián)劑為6份時，拉伸強(qiáng)度達(dá)到最小值，最大強(qiáng)度伸長率達(dá)到最大值。由于硅酮耐候膠用于接縫密封，位移能力是其重要指標(biāo)，最大強(qiáng)度伸長率越大越利于提高其位移能力，因此，可以認(rèn)為交聯(lián)劑6份是較為合適的。

　　2.2 氟硅烷加入量對垂流污染的影響

　　實驗配方為107膠100份，納米活性碳酸鈣90份，混合交聯(lián)劑為6份，鈦絡(luò)合物催化劑2份，氨丙基三乙氧基硅烷1份，氟硅烷變量，制備了小試膠樣。垂流污染測試分別在戶外石材幕墻和鋁板幕墻上進(jìn)行，結(jié)果見表1。

　　表1 氟硅烷加入量對垂流污染的影響

　　由表1可見，沒有加入氟硅烷的試樣1個月在石材上即可發(fā)現(xiàn)垂流污染現(xiàn)象，6個月后在石材、鋁板垂流污染現(xiàn)象明顯，嚴(yán)重影響到幕墻的清潔美觀。加入氟硅烷0.6份的試樣6個月石材基本無污染，鋁板無污染;當(dāng)氟硅烷加入量增至1.2份時，6個月石材和鋁板都無污染;可以認(rèn)為，氟硅烷的加入，能有效地減少幕墻膠縫附近的垂流污染現(xiàn)象，隨著氟硅烷加入量的增加，膠縫附近的垂流現(xiàn)象越不明顯，當(dāng)氟硅烷加入量1.2份時，防垂流污染效果最好。

　　2.3 氟硅烷加入量對拉伸粘結(jié)性的影響

　　采用2.2中實驗配方，以氟硅烷變量制備的小試膠樣，測試了拉伸粘結(jié)性，結(jié)果見圖6、圖7。

　　由圖6可見，隨著氟硅烷加入量的增加，拉伸強(qiáng)度略有上升趨勢，總體影響不大，加入量0.3份時，拉伸強(qiáng)度最小，為0.82MPa，當(dāng)加入量為1.2份時，拉伸強(qiáng)度上升趨勢趨于平穩(wěn)，為0.87MPa。由以上分析可認(rèn)為，在試驗設(shè)計的變量范圍內(nèi)，氟硅烷的加入量對拉伸強(qiáng)度影響不大。

　　由圖7可見，隨著氟硅烷加入量的增加，最大強(qiáng)度伸長率有下降趨勢，當(dāng)加入量不超過0.6份時，可認(rèn)為最大強(qiáng)度伸長率下降不明顯，當(dāng)加入量增至1.2份時，最大強(qiáng)度伸長率由492%降至466%。

　　從以上數(shù)據(jù)可見，氟硅烷加入量0.6份時，對性能影響最小，結(jié)合2.2中垂流污染影響測試結(jié)果，同時考慮到產(chǎn)品成本，在實際應(yīng)用中，筆者認(rèn)為氟硅烷加入量0.6份時較為合適。

　　3 性能指標(biāo)

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