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(duì)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(duì)幕墻有污染現(xiàn)象，其污染表現(xiàn)在以下兩個(gè)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(jì)上為了提高彈性和伸長(zhǎng)率、降低硬度、改善擠出性等考慮，通常會(huì)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(guò)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(shí)間后，增塑劑將從膠體中滲出到石材表面污染石材，見(jiàn)圖1。這種污染一旦造成就無(wú)法消除，對(duì)石材幕墻的外觀影響非常大。因此，對(duì)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(guò)幕墻表面清洗的方式予以清除，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，尤其在高層和超高層幕墻上，清洗幕墻板塊難度較大。

　　對(duì)于以上所述第一種污染形式可以通過(guò)采用石材專用硅酮密封膠能有效解決;對(duì)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(kāi)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(duì)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(duì)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(kāi)發(fā)的防污染密封膠的防污染性能實(shí)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(duì)污染和臟污垂流有嚴(yán)格限制、對(duì)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(shí)驗(yàn)部分

　　1.1 主要原料

　　107硅橡膠，工業(yè)品，邁圖產(chǎn)品;長(zhǎng)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(yàn)設(shè)備

　　實(shí)驗(yàn)捏合機(jī)，佛山金銀河機(jī)械設(shè)備有限公司;實(shí)驗(yàn)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(yàn)機(jī)，深圳新三思材料檢測(cè)有限公司;恒溫恒溫箱，深圳歐朗試驗(yàn)設(shè)備有限公司。

　　1.3 試樣配方

　　實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(jì)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(cè)。

　　1.4 性能測(cè)試

　　1) 拉伸粘結(jié)性測(cè)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(yàn)方法 第8部分：拉伸粘結(jié)性的測(cè)定》[2]。

　　2) 對(duì)垂流污染的測(cè)試采用在實(shí)際幕墻戶外曝曬的方法，定期觀察。由于垂流污染目前無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法，測(cè)試方法采用在實(shí)際幕墻戶外曝曬的方法，定期觀察，通過(guò)相同膠縫長(zhǎng)度計(jì)算垂流流痕的長(zhǎng)度和數(shù)量的方法，將污染輕重程度分為無(wú)污染、基本無(wú)污染、稍有污染、有污染、明顯污染共5個(gè)等級(jí)。

　　3) 對(duì)石材的污染性測(cè)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(cè)試按《GB/T 23261-2009 石材用建筑密封膠》50級(jí)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(duì)拉伸粘結(jié)性的影響

　　實(shí)驗(yàn)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(duì)拉伸粘結(jié)性的影響，結(jié)果見(jiàn)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(jiàn)，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(shí)，拉伸強(qiáng)度最小，為0.85MPa;當(dāng)加入量為9份時(shí)，拉伸強(qiáng)度最大，達(dá)到1.02 MPa。

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

　　從以上數(shù)據(jù)可見(jiàn)，當(dāng)交聯(lián)劑為6份時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到最小值，最大強(qiáng)度伸長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)垂流污染的影響

　　實(shí)驗(yàn)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(cè)試分別在戶外石材幕墻和鋁板幕墻上進(jìn)行，結(jié)果見(jiàn)表1。

　　表1 氟硅烷加入量對(duì)垂流污染的影響

　　由表1可見(jiàn)，沒(méi)有加入氟硅烷的試樣1個(gè)月在石材上即可發(fā)現(xiàn)垂流污染現(xiàn)象，6個(gè)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(gè)月石材基本無(wú)污染，鋁板無(wú)污染;當(dāng)氟硅烷加入量增至1.2份時(shí)，6個(gè)月石材和鋁板都無(wú)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(shí)，防垂流污染效果最好。

　　2.3 氟硅烷加入量對(duì)拉伸粘結(jié)性的影響

　　采用2.2中實(shí)驗(yàn)配方，以氟硅烷變量制備的小試膠樣，測(cè)試了拉伸粘結(jié)性，結(jié)果見(jiàn)圖6、圖7。

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

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

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

　　3 性能指標(biāo)

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