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    丁基/硅酮膠雙道密封是中空玻璃的“金婚搭檔”

    來(lái)源:濟(jì)南華亞密封膠有限公司  作者: 武慶民  日期:2007-4-21
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      中空玻璃的結(jié)構(gòu)是將兩層玻璃周邊完全密封,夾層空間由間隔條隔成然后經(jīng)涂敷中空玻璃密封膠和 工藝處理形成干燥氣體的空間。由此觀之,中空玻璃最基本的性能和特點(diǎn)是具有一個(gè)干燥氣體的密封空間腔。由于中空玻璃使用的環(huán)境較為復(fù)雜,要經(jīng)受風(fēng)吹雨淋、烈日暴曬、紫外線照射,還得承受日夜、夏冬溫差的變化。因此,欲制作密
      中空玻璃的結(jié)構(gòu)是將兩層玻璃周邊完全密封,夾層空間由間隔條隔成然后經(jīng)涂敷中空玻璃密封膠和 工藝處理形成干燥氣體的空間。由此觀之,中空玻璃最基本的性能和特點(diǎn)是具有一個(gè)干燥氣體的密封空間腔。由于中空玻璃使用的環(huán)境較為復(fù)雜,要經(jīng)受風(fēng)吹雨淋、烈日暴曬、紫外線照射,還得承受日夜、夏冬溫差的變化。因此,欲制作密封干燥使用壽命長(zhǎng)的中空玻璃必須采用合理的密封結(jié)構(gòu)及選擇具有不透水、不透氣、耐輻射、耐溫差、耐濕氣及各種氣候變化的中空玻璃密封膠。而丁基/硅酮膠雙道密封滿足上述條件,是中空玻璃的最佳組合,是中空玻璃的“金婚搭檔”。


    一、丁基/硅酮密封膠雙道密封作為中空玻璃密封結(jié)構(gòu)在中空玻璃單元上是合適的。

      目前,國(guó)內(nèi)中空玻璃采用的密封結(jié)構(gòu)主要有1、槽式單道密封。2、槽鋁式雙道密封3、復(fù)合式密封條式密封。用槽鋁式單道密封膠(如,熱熔丁基膠、聚硫膠、氨酯)制成的中空玻璃,因其密封性能差,易進(jìn)入潮氣,導(dǎo)致玻璃結(jié)露、結(jié)霜,使用壽命短;而國(guó)產(chǎn)復(fù)合式密封條僅具有初級(jí)水平,仍待進(jìn)一步完善;只有槽鋁式雙道密封是目前較為理想的密封結(jié)構(gòu),即第一道密封采用氣密性能極佳,靠自身粘合吸附作用來(lái)實(shí)現(xiàn)密封的熱熔丁基密封膠,其主要起密封作用,第二道密封膠由具有良好彈性,靠化學(xué)反應(yīng)來(lái)達(dá)到粘合目的的硅酮或聚硫中空玻璃密封膠來(lái)完成,其主要起粘接及輔助密封的作用,兩者相輔相成,缺一不可,而且,第二道密封膠采用硅酮比采用聚硫更具有環(huán)境適應(yīng)性,能滿足中空玻璃密封膠耐各種環(huán)境因素的要求。



    二、丁基/硅酮密封膠雙道密封在延長(zhǎng)中空玻璃壽命上是合適的。

      丁基中空玻璃密封膠所采用的主要原料為聚異丁烯,是一種碳?xì)涔羌苕湹?a href='../../zsk/ct.asp?id=5206' target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>聚合物(見(jiàn)表一)。其主鏈既長(zhǎng)又直,呈線形緊密卷曲的易轉(zhuǎn)動(dòng)的分子鏈結(jié)構(gòu),在分子鏈上又連接著許多甲基基團(tuán)的側(cè)基,這些甲基基團(tuán)的體積不大,并呈有規(guī)則側(cè)向空間排列,因此,它們并不干擾橡膠分子的定向,這樣就產(chǎn)生了一個(gè)能緊密卷曲且易轉(zhuǎn)動(dòng)的長(zhǎng)線性分子鏈結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)有效地降低了濕氣,空氣及其他氣體的滲透性。因此,以聚異丁烯為主料制成的丁基中空玻璃密封膠具有無(wú)以類比的氣密性,其水蒸汽透過(guò)率約為0﹒1~2g/m².d。在TC/T486—2001《中空玻璃用彈性密封膠》標(biāo)準(zhǔn)中要求聚硫膠的水蒸氣透過(guò)率,必須達(dá)到≤ 15/g㎡﹒d  而對(duì)硅酮膠的水蒸汽透過(guò)率則無(wú)明確的事實(shí),主要是為了兼顧市售大多數(shù)硅酮密封膠難以達(dá)到水蒸氣透過(guò)率低于 15g/m².d  的要求。目前,有資料報(bào)道,硅酮膠氣密性 ≤15g/m²d 的僅有兩家,一家是濟(jì)南華亞密封膠有限公司生產(chǎn)的硅酮密封膠,其水蒸氣透過(guò)率僅為 10.9g/m²﹒d( 試樣厚度為2.0±0.2mm ,另一家為“Wacker”公司生產(chǎn)的硅酮膠,其水蒸氣透過(guò)率為 15g/m².d。因此,第二道密封膠除要求其水蒸汽透過(guò)率低,起輔助密封作用外,還需考慮其用于制成的中空玻璃密封膠在外界復(fù)雜的環(huán)境因素作用下的氣密耐久性。由中空玻璃密封膠的性能比較表,可看出,硅酮膠耐高、低溫,耐紫外線,耐濕、耐水氣性能,彈性恢復(fù)率等均大大優(yōu)越于聚硫膠,長(zhǎng)期使用硅酮膠不變硬,不龜裂,不坍塌或老化變脆。因而,外道密封膠的耐熱耐候性能對(duì)確保內(nèi)外道密封的持久性有重大貢獻(xiàn),所以說(shuō),丁基/硅酮雙道密封延長(zhǎng)中空玻璃使用壽命上是合適的。


    三、從中空玻璃密封膠的主要原料結(jié)構(gòu)及其化學(xué)鏈、鍵能上分析,丁基/硅酮膠雙道密封是中空玻璃的最佳組合。

      由《中空玻璃密封膠的性能比較表》可知,丁基中空玻璃密封膠所采用的主料聚異丁烯是一種大分子鏈內(nèi)沒(méi)有雙鍵(僅在每條高分子鏈的末端有一雙鍵),具有高度的飽和碳?xì)溟L(zhǎng)鏈的聚合物,其C-C鍵能 (331KJ/mol) 較硅酮膠主鏈的si-o-si  鍵 (460.5KT/mol)低很多,但較聚硫膠主鏈的S-S鍵 (264KT/mol)  和C-S鍵 (289KT/mol)高很多,因此,丁基膠對(duì)氣候老化、熱老化的影響較聚硫膠小。

    編號(hào)

    品種
    結(jié)構(gòu)、性能

    丁基膠

    硅酮膠

    聚硫膠

    1

    主要原料結(jié)構(gòu)


    2

    化學(xué)鍵、鍵能
    KJ/mol

    C-C (331)

    Si-O-Si (460.5)
    Si-C  (318.2)

    S-S  (264)
    C-S  (289)

    3

    耐低溫

    -40℃

    -60℃

    -40℃

    4

    耐高溫

     

    180℃長(zhǎng)期使用

    120℃

    5

    耐紫外線

    優(yōu)(不粉化、不降解

    6

    60℃浸水2個(gè)月

    重量增加

    /

    2% ~ 6%﹝2﹞

    30% [ 2 ]

    體積增加

    /

    3% ~ 10%﹝2﹞

    50% [ 2 ]

    7

    55℃ 100%相對(duì)溫度3個(gè)月水汽滲入中空正玻璃單元的量(干燥劑增加率)

    /

    1.4 ~ 1.6% [ 3 ]

    5.5 ~ 5.8%

    8

    彈性恢復(fù)率60℃以上(加熱或日曬)

    無(wú)

    優(yōu)

    9

    耐老化系數(shù)
    (120℃,168小時(shí))

    /

    K1 = 98%
    K2=102%     ﹝4﹞
    K3=100%

    /

    10

    氣密性(g/m2·d)

    0.1 ~ 2

    10.9         ﹝4﹞

    ≤15

    11

    氣  味

    無(wú)

    優(yōu)

    12

    毒  性

    無(wú)

    無(wú)

    13

    對(duì)Low-E膜
    腐蝕

    無(wú)

    無(wú)

    會(huì)對(duì)Low-E膜產(chǎn)生腐蝕、銹蝕或破壞作用

    14

    硅酮結(jié)構(gòu)膠相容性

    不相容

    相容

    不相容

    15

    壽  命

    /

    20年以上

    /

      硅酮中空玻璃密封膠的主要原材料為a,w- 二羥基聚二甲基硅氧烷,其分子結(jié)構(gòu)式為

         

      主鏈由Si-O鏈節(jié)所組成,Si上兩甲基(CH3-) 可以圍繞Si-O鍵自由旋轉(zhuǎn),所以該聚合物分子具有較大的柔順性和具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg=-125℃);從Si-O鍵的鍵能大小看,其鍵能為 460.5KT/mol,這個(gè)鍵能高于丁基膠中的C-C鍵的 331Kt/mod , 明顯高于聚硫膠中C-S鍵的 289KT/mol 和S-S健的 264KT/mol。由于硅酮膠的Si-O-Si鍵屬于高能鍵,致使其具有優(yōu)異的耐高溫性能。通過(guò)對(duì)華亞硅酮密封膠 120℃/168h 的熱老化處理,其熱老化系數(shù)實(shí)測(cè)值為K1(拉伸強(qiáng)度老化系數(shù))=98%,K2(斷裂伸長(zhǎng)率老化系數(shù)=102%,K3(硬度老化系數(shù))=100%,這些實(shí)測(cè)值明顯符合老化系數(shù)≥70%的要求。因此,以端羥基聚二甲基硅氧烷為基礎(chǔ)聚合物制得的硅酮中空玻璃密封膠其使用溫度一般為-60℃—1800C,表現(xiàn)為優(yōu)異的耐高、低溫性能。又由于a,w-二羥基聚二甲基硅氧烷主鏈中無(wú)不飽和鏈及弱鍵,加 之 si—o—si 對(duì)臭氧、紫外線等作用十分穩(wěn)定,因而具有優(yōu)良的耐候性。同時(shí),也因?yàn)镾i-O-Si鍵能大,對(duì)水及水氣的作用 穩(wěn)定,以含該鍵的基料制成的硅酮膠在溫水 (60℃)及沸水(低于 130℃的水蒸汽)中長(zhǎng)時(shí)間浸泡,其重量增加小于 6%,體積增加小于10%,此值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于聚硫膠中對(duì)應(yīng)的 30 % 和50 %  而且很少影響硅酮膠的機(jī)械性能,表現(xiàn)為優(yōu)良的耐水、耐濕熱老化特性。通過(guò)南極(長(zhǎng)城站對(duì)硅酮中空玻璃密封膠的使用,以及秦皇島 156T飛機(jī)玻璃包邊硅酮密封膠的使用,目前,均已達(dá)到20年,其粘接性、彈性均無(wú)明顯老化現(xiàn)象,因此,可以驗(yàn)證硅酮膠的使用壽命完全可以達(dá)到20 年以上。)

      而聚硫膠在長(zhǎng)期使用中易受分子中不穩(wěn)定的二硫鏈節(jié) (—S—S—)的影響,由于主鏈 S-S鍵或 C-S 鍵的斷裂,導(dǎo)致大分子鏈賦予聚合物的許多優(yōu)良 的性能的基礎(chǔ)喪失,于是出現(xiàn)一系列的老化現(xiàn)象,膠層在戶外長(zhǎng)期暴露時(shí)出現(xiàn)壓縮和伸長(zhǎng)永久變形逐漸增大,硫化物逐漸變硬,彈性下降和表面出現(xiàn)龜裂等現(xiàn)象.

      通過(guò)對(duì)各種中空玻璃密封膠性能對(duì)比及分析可見(jiàn),槽鋁式中空玻璃密封結(jié)構(gòu)采用丁基 /硅酮膠雙道密封是中空玻璃密封的最佳組合,是中空玻璃密封的“黃金搭檔”。但要做到完全意義上的“金婚”——50年壽命,還需考慮制造中空玻璃所采用的間隔條,干燥劑以及人工操作質(zhì)量等等問(wèn)題

    參考資料:1、“wacker”公司產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)
              2、美國(guó)《建筑玻璃使用手冊(cè)》
              3、華亞硅酮密封膠的實(shí)測(cè)值

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