矽酮結構密封（fēng）膠的拉伸性能與耐久性（xìng）

建築用矽（guī）酮結構密封膠主要（yào）應用於建築隱（yǐn）框（kuàng）玻璃（lí）幕牆的安裝。無論是全隱或半（bàn）隱框玻璃幕牆，其安裝時均是將玻（bō）璃用結構膠粘在經過特（tè）殊處理的鋁框（kuàng）上組成幕牆板塊，因此對矽酮結（jié）構密封膠粘結性能和耐久性（xìng）能的要求特別嚴格，它不僅（jǐn）要求具有優異的大氣、濕熱（rè）環境下的長期穩定性，而且還必須有很高的粘結強度和位移能力。目前我國幕牆建築被越來越多地設計和使用，尤其是在（zài）一些大中城市，從而（ér）帶動了（le）國內此類產品生產與應用的迅速（sù）發展。然而一直以（yǐ）來人們都有一個錯誤認識，認為矽酮結（jié）構密封膠硬（yìng）度越高、拉伸粘結強（qiáng）度越大，膠（jiāo）的質量就越好，使用壽命就越長。事實並非（fēi）如此。本文結合（hé）GB16776-1997《建築用矽酮結構密封膠》國家標準修（xiū）訂過程中（zhōng）所做的驗（yàn）證試驗，測試拉伸粘結（jié）性及與之相關的幾個技術指標，討論（lùn）熱、水、光(熱(水、位移能力等因素對拉伸粘結（jié）性能（néng）和耐久性能的影響。

　　1.試驗

　　分別測試不同廠家生產的7個市售建築用（yòng）矽酮結（jié）構（gòu）密（mì）封膠樣品的拉伸粘結性、硬度、加熱質量損失和冷拉(熱壓後的粘結（jié）性。7個樣品中，1-6為單組分，7為雙組分。所用粘結基材一麵為透明浮法玻璃（lí），另一麵為陽極化的鋁合金，均無底塗。各測試項（xiàng）目試（shì）件尺（chǐ）寸、形狀、製備與試驗方法均按現行（háng）國家標準（zhǔn）執行。

　　2.試驗結果與討論

　　2.1拉伸粘結性

　　按GB/T13477.8-2002《建築密封材料試驗方法》(第1部（bù）分：拉伸粘結（jié）性的測定（dìng）)製（zhì）備3組試件，在（zài）23℃下分別養護28d(單組分)或14d(雙組分)，其（qí）中1組在23℃進行拉J巾試驗;第2組浸（jìn）入標準條件下的水中7d後立即進行拉仲試驗;第3組放入水一紫外線輻照試驗箱中浸水光（guāng）照（zhào）300h(溫度40℃)後進行拉仲試驗。拉仲（zhòng）試驗時分（fèn）別測定拉仲至仲長率為60%時的拉（lā）仲模量（liàng）、竣（jun4）大應力（lì）時仲長率、拉仲粘結強度和（hé）斷裂仲長（zhǎng）率，同時記錄拉仲應力一應變曲線(見圖1.圖2)。

　　從拉（lā）仲應力一應變曲（qǔ）線中可以看出，其曲線前段，即在竣大強度時（shí）仲長率之前，呈現出符合二次多項式函數關（guān）係（xì）:y-=4l-2+b%+C，且（qiě）擬合的相（xiàng）關（guān）係數R非常（cháng）接近於1，隨後基本（běn）上呈平台狀態（tài），直（zhí）至破（pò）壞。如圖1所（suǒ）示7個樣品在標準條件下拉仲應力一應變曲線，其（qí）R值範圍為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（biàn）曲線也呈二次多項式函數關係。如圖2所示6解品R值的範圍為0.988-0.9950。

　　2.2浸水及浸水光照對其耐久（jiǔ）性的影響

　　矽酮結構（gòu）密封膠在初始固化期間，吸收空氣（qì）中水分而（ér）固化，但（dàn）固化之後水分的作用則發生在兩方麵:一方而使（shǐ）密（mì）封膠進一步交聯，交聯密度增加;另一方而則使其發生（shēng）水解而降解，對力學性能A成相反的（de）作用，即（jí）導致（zhì）拉仲粘結強度降低，仲長率增大。而紫外光在（zài）膠表而的能量積聚可使聚矽氧烷大（dà）分（fèn）子鏈斷裂，同樣A成降解;熱（rè）的作用在短時間內會（huì）加快自山基反應的（de）交聯過程，結果使拉仲強度（dù）增加，仲長率也會受到影響，但長期的熱作（zuò）用反而促使膠的老化進程。因此，究（jiū）竟哪個因素或（huò）幾個因素會同時在矽（guī）酮結構密封膠所處水（shuǐ）、濕熱、光的環境下發生的老化過程（chéng）中起主（zhǔ）要作用，這取（qǔ）決於（yú）多方麵原因，是個較為複雜的化學反（fǎn）應過程，或決定於不（bú）同的老化機惻1為考察水、光（guāng）一熱一水(或升溫條件下的浸水光照)協同作用（yòng）對矽酮結（jié）構密封膠性能的（de）影響，我們按GB16776規（guī）定的試驗條件進行了試驗。

　　2.2.1對拉（lā）仲粘結強度的影響

　　(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（zhān）結強度較標準條（tiáo）件下（xià）降低（dī），但（dàn）降低的幅度因樣（yàng）品不同而（ér）不同。

　　(2)大部分樣品單純浸（jìn）水對拉仲粘結強度降低（dī）的幅度要大於光（guāng）一熱一水的聯合作用，說明水解反應過程確（què）實存（cún）在。

　　(3)光（guāng）一熱一水的協同作用並未使性能降低的（de）幅度遠大（dà）於單純水的作用，說明矽酮結構密封膠的老化過程是交聯（lián）密度增加與水降解反（fǎn）應過程競爭的結果。熱作用在一定（dìng）程度上（shàng）可能起到了增進交聯的（de）作用，而光（guāng）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4.8-1.2MPa，均遠高於原國家標準中不小於0.45MPa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

　　(1)經不同（tóng）試驗條（tiáo）件處理後，7個樣（yàng）品之間相比，這2個指標相對於標準條件（jiàn）有不同的影響趨勢和幅度。

　　(2)對大部分樣品而言，不同老化（huà）處理條（tiáo）件對仲長率的影響呈相似影響趨勢，隻是幅度有所差別。

　　(3)大部分樣品單（dān）一水的因素趨於使（shǐ）斷（duàn）裂伸長率增（zēng）加，再次說明水解反（fǎn）應占有一定的優勢.

　　(4)不同樣品23℃的斷裂仲長率值（zhí）相差相當大，數值範圍88%-410%.說（shuō）明不同配方體係決定其（qí）粘結（jié）活性—內聚力平衡的不同，導（dǎo）致（zhì）對斷裂仲長率（lǜ）的影響程度差別很大.

　　(5)最大（dà）應力時仲長率在一（yī）定程度上能反映出產品的強度與（yǔ）彈性之間的關係，一味追求強度，勢必會帶來產品（pǐn）在彈性方麵的損失，而表現出低的仲長率，如樣品。

　　2.2.3對拉仲破壞（huài）時狀態的影響

　　拉仲破壞時的狀態直接關係到產品的持（chí）久粘結性。在7個樣品中，23℃的拉仲試驗其破壞（huài）狀態均為內聚破壞:但在浸水後拉仲試驗中（zhōng），2''，3''樣品出現超過5%的粘結破壞:在浸水光照後拉伸（shēn）試驗中，3''，6''樣品出現（xiàn）相當大的粘結破壞.因此，水的（de）作用，尤其是升溫狀態下的水，對矽酮結構密封膠的粘結耐久性具有較大的影響。

　　鑒於與（yǔ）拉仲粘結性相關（guān）的幾個指標在經過老化試驗後反映出的變化趨勢，如要選擇（zé）一個指標來評定矽酮結構密封膠的（de）耐久性，應選擇拉仲粘結強度為宜。

　　2.3熱的老（lǎo）化作（zuò）用

　　熱的作用不僅影響產品（pǐn）的交聯密度（dù），還會使（shǐ）膠在固化（huà）過程（chéng）中產生小分子（zǐ）或生產過程中添（tiān）加小分子物質的逸出，造成一定的體積收縮，從而影響矽酮結構密封膠的粘結，給幕牆工帶來極大的質最隱患（huàn）。為（wéi）此選（xuǎn）擇（zé）與GB16776一致（zhì）的試驗條件進行質最損失率試驗，並檢查其表（biǎo）而狀態。試驗條件為:養（yǎng）護好的試件置於(90正（zhèng）負2)℃烘箱（xiāng）內21d.加熱質最損失率

　　由試驗過程（chéng）可以看出:矽酮（tóng）結構密封膠在經曆21d的熱空氣老化（huà）試驗後，盡（jìn）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，而後基本穩定;同時表而無明顯的（de）開裂和起粉現象。這從另一方而說（shuō）明了矽酮結構密（mì）封膠良好的熱穩定性和耐久性。

　　2.4硬（yìng）度與拉仲粘結性的關係

　　從理論上講，硬度大小可表征材料的模最，但（dàn）不一定能表征其拉伸粘結（jié）強度和（hé）斷裂仲長率。為驗證（zhèng）此點是（shì）否成（chéng）立，我們按GBIT531-1999《橡膠袖珍硬度計壓入硬度試驗方法（fǎ）》測定壓針壓入試（shì）樣1，時的硬度值。根據設計和應用規範，矽酮結構密封膠（jiāo）的位移能力分級應（yīng）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（zhǎng）率進行（háng）對比。

　　(1)將硬度與拉仲（zhòng）模量按其（qí）實測（cè）偵從小到大排序後進行對比（bǐ）可知，樣品所居順序基（jī）本相同，硬度與（yǔ）模最之（zhī）間可視為具有良好的對應關係。

　　(2)硬度（dù）與（yǔ）其它2個指標表而上看根本無法找出對應關（guān）係。高硬度會（huì）帶來大的模量、強（qiáng）度和低的仲長率(如5琳品)，

　　但同樣可能得出相反的結果，如3琳品與7琳品.3琳品的硬度要比r樣品的大（dà）得多，但其拉仲粘結強度並不比7`.高，而仲長率反而遠高於7

　　(3)拉仲粘結性與斷裂仲長率幾個指標的數值之間也似乎不存（cún）在相互（hù）的對（duì）應關係，如2樣品與3樣品，並不是拉仲粘（zhān）結（jié）強度高，就對應於低的斷裂伸長率。再次說明了（le）拉（lā）仲粘結性能的複雜性，它不僅取決於產品的配方體係、內聚力、粘（zhān）結活性，還取決於幾（jǐ）個因素之間的協調作（zuò）用。

　　2.5位移性能與拉仲粘結性（xìng）的關係

　　位移性能是指矽酮結構密封膠在建築接縫發生位移時能保持有效密封的能力，可通過模擬實際使用條件的熱脹冷縮（suō）來測試矽酮結構密封膠的位移能力。采用與拉仲粘結性相（xiàng）同的粘結試件，按GBIT13477.13-2002《建築（zhù）密封材料試驗方法（fǎ），(第13部分（fèn）:冷（lěng）拉一熱壓後粘結性的測（cè）定)規定的試（shì）驗條件進（jìn）行冷拉（lā）一熱壓循環試驗，所用（yòng）拉壓幅度為20%試（shì）驗（yàn）結束後，檢查試件粘結破壞（huài）的深度，以不大（dà）於2mm為位（wèi）移（yí）性能合格。試驗結果7個樣品中有3個合格，另（lìng）外幾個均有不同（tóng）程（chéng）度的粘結（jié）破壞。位移（yí）性能按破壞程度由小到大的樣品編（biān）號排（pái）序為:4<6<7<1<2<5<3。

　　將此順序與表2所示進行對比，同樣發現其與表2中任何（hé）一個指標都無法直接對應。因（yīn）此從位移性能指標也（yě）驗證了拉伸粘結性能的複雜（zá）性。同時從位移性能合格（gé）的3個樣品(4、6和7)來（lái）看，它們的硬度適中，拉仲強度和仲長率在幾個樣品中也居中，說明硬度和（hé）強度之間良好的協調有利於產品表現出優良的位移性（xìng）能，也反映出產品良好的彈性。

　　2.6確定耐久（jiǔ）性評定指標的可能性

　　在近期已修（xiū）訂（dìng）或製訂的與密封材料柑關的產品標準中，均采用LSO11600:2002的規定，拉仲粘結強度和斷裂仲長（zhǎng）率已不再作為產品質（zhì）量（liàng）的判定指標，而代之以拉仲模最，同時產品位（wèi）移能力分級也依據23℃和-20℃時的拉仲模最值來判定。因此我（wǒ）們探討了在矽（guī）酮結（jié）構密封膠國家標準中規定的（de）浸水條件和浸水光（guāng）IR條件下，60%拉仲模量、拉仲粘結強度和伸長率之間有沒有（yǒu）相關性，可否用來進行老化性能的（de）評定。計（jì）算不同試驗條（tiáo）件下3個拉仲粘結性能指標的老化速率(老化速率是指某指標經曆一段老化（huà）時間後性能的降低率（lǜ）。

　　(1)浸水7d(168h)的老化速率在10~10數量級。浸水光照300h的老化速率均（jun1）在1護數量級，遠大於浸（jìn）水，說明協同作用對矽酮結構密封膠的老化加速性大。

　　(2)不同老化條件對斷裂仲長率的老化加速（sù）性大於對拉伸強度的（de）影響（xiǎng）。

　　2.73個指標間的相關關係討論

　　選擇將所列原始試驗數（shù）據按浸水後（hòu）和浸（jìn）水光照後2個試驗條件為座標軸統（tǒng）一進行數據處理的方法。按數值大小排隊作圖進行（háng）回歸（guī）。

　　共有19個（gè）試驗點(已（yǐ）刪去其中1個明（míng）顯離群的點)，相關係數為0.791，與及格標準相比，即（jí）置信度為M標誌有99%的概率)也隻要求0.575，因此可判定3個指標之間（jiān）的相關（guān）關係是肯（kěn）定能夠成立的。因而在此2種老化條件下3個指標（biāo）均可用來表征其耐久性。

　　3.結論（lùn）

　　根據上述（shù）試驗結果，若按修訂後的GB16776目對產品性能進行綜合判定，僅有4''樣品和1.樣品(位移性能未（wèi）列（liè）入標準)符合要求。可以看出，他們的硬度均（jun1）在50以下（xià），具備較高的強度和適當（dāng）的仲長率。

　　由此可得出如（rú）下結論:

　　(1)矽酮結構密封膠拉仲粘結性應力一應變曲線呈現出符（fú）合二次多（duō）項式函數關係。

　　(2)水促使矽（guī）酮結構密封膠水解反應的發生而（ér）使拉仲粘結強度下降。

　　(3)光一熱一水的協同作用比單一水因素（sù）對性能指標的老化（huà）速率大。

　　(4)不同條（tiáo）件下（xià）老化機理（lǐ）的複雜性造成拉仲粘結性各指標間無直接對應關係，尤其是仲長率（lǜ），需考慮多方麵（miàn）的因素（sù）。

　　(5)硬度和60%模量之間（jiān）有良好的對應關（guān）係，更重要的是，硬度、拉仲粘結強度和仲長率之間的協調不僅可得到（dào）良好的位移性能，且其多項指標也易滿足國家標準的技術（shù）要求。