水紫外辐照和相容性试验应用门窗密封胶老化

阅读：2565发布时间：2019-6-5

水紫外辐照试验和相容性试验应用门窗密封胶老化试验

随着生活质量的不断提高，人们对住宅质量与性能有了明确要求，建筑门窗的节能性能、安全性能、隔音降噪、防晒、舒适度、耐用度受到越来越多的重视。消费者在购买建筑门窗产品时不仅要求产品美观，还越来越关注性能的优异。
密封胶在门窗制造过程中虽然只是辅助材料，所占成本比重很小，但是对门窗的性能起着相当重要的作用，特别是在水密、气密、保温、隔声等方面起着至关重要的作用。
密封胶如果有质量问题，将导致漏水、漏气等问题，会严重影响门窗的气密性能和水密性(词条“水密性”由行业大百科提供)能;因此要格外注意密封胶的正确选用，不可马虎敷衍，以免密封胶起不到应用的作用，导致门窗性能达不到预期要求。
1. 门窗用密封胶的标准介绍
如何正确地选用门窗用密封胶?首先我们要选择符合标准的产品。笔者在此先对门窗用密封胶常用的几个标准进行介绍。
1.1 硅酮建筑密封胶
根据位移能力分为25级、20级，根据拉伸模量分别对低模和高模进行了区分。该标准中规定了镶装玻璃和建筑接缝用硅酮密封胶的产品分类、要求、试验方法和检验规则等。GB/T 14683-2003密封胶级别分级如下：
GB/T 14683-2003适用于室温固化的单组分硅酮密封胶，符合该标准的产品*适用于门窗的加工制作和安装。
1.2 混凝土建筑接缝用密封胶
JC/T881-2001制定时间较早，该标准非等效采用ISO11600：1993《建筑结构-密封材料-分类及要求》中F类产品的质量要求。因此，JC/T881-2001与ISO11600中F类分级和要求基本一致，根据位移能力分为25级、20级、12.5级和7.5P级，其中25级、20级根据拉伸模量分别对低模和高模进行了区分，12.5级按弹性恢复率分为弹性(词条“弹性”由行业大百科提供)(E)和塑性(P)。
该标准中规定了混凝土接缝用密封胶的分类、技术要求、试验方法和检验规则等，符合该标准且位移能力不低于12.5E级的密封胶产品适用于门窗的安装。
1.3 JC/T 485-2007建筑窗用弹性密封胶
JC/T 485-2007参考了JIS A 5758：2004《建筑材料》和JIS A 1439：2004《建筑密封材料试验方法》。将密封胶根据物理力学性能(词条“力学性能”由行业大百科提供)要求分为1级、2级、3级，各级别主要力学性能指标要求见表2。该标准参照的是日本标准，因此与上述两个标准分级有较大差别，但其分级的依据主要还是密封胶的位移能力。
该标准规定了建筑门窗及玻璃镶嵌用弹性密封胶的产品分类、要求、试验方法、检验规则等，适用产品类型包括硅酮和除硅酮以外的以合成高分子材料(词条“高分子材料”由行业大百科提供)为主要成分的弹性密封胶。该标准只适用门窗接缝密封和玻璃镶嵌，不适用于建筑幕墙和中空玻璃。
2、密封胶的正确选用
2.1 正确选择符合标准的产品
在密封胶的选用过程中，除应关注其符合的标准，还应关注其对应的位移级别。位移能力是衡量密封胶弹性的关键指标，位移能力越高，密封胶弹性越好。门窗的加工和安装应选用位移能力不低于12.5级的产品，以保证门窗的长久气密性和水密性。
GB/T 14683有25级、20级两个位移能力级别，符合该标准的产品品质较高。
在门窗安装使用过程中，普通密封胶与水泥混凝土的粘结效果通常比与门窗铝型材或玻璃的粘结效果会差一些，因此，门窗安装所用密封胶选用符合JC/T 881的产品更为合适。
JC/T 485由于参考的是日本标准，该标准分级和性能指标与其他接缝用密封胶有很大差别，为了标准体系的统一，该标准将改为与其他接缝密封胶标准类似的分级方法。因此，国内采用该标准的产品越来越少;而且该标准中的3级产品位移能力偏低，不适用于要求较高的门窗的加工和安装。
高位移级别产品承受接缝位移变化的能力更强，笔者建议尽可能选择高位移级别的产品。
2.2 根据用途正确选择密封胶产品
隐框窗、隐框开启扇需要结构密封胶起到结构粘结作用，一定要用硅酮结构密封胶，其粘结宽度和厚度要符合设计要求。
在门窗安装过程中，石材接缝或一边是石材的接缝用密封胶应选用符合GB/T 23261标准的石材密封胶。
防火门窗或对耐火完整性有要求的建筑外门窗，选用防火密封胶更为合适。
对防霉有特殊要求的应用场所，如厨房、卫浴以及阴暗潮湿的部位，门窗接缝密封宜选用防霉密封胶。
2.3 不要选择充油的硅酮密封胶
硅酮密封胶与其他种类的密封胶相比，大的特点是具有优异的耐紫外老化和耐气候老化性能，因而成为建筑幕墙、门窗和中空(词条“中空”由行业大百科提供)玻璃用密封胶。但是，并不是所有的硅酮密封胶都具备优异的耐老化性能。
目前市面上充斥着大量的充油的门窗胶，美其名曰“流通胶”，该类产品填充了大量的矿物油，耐老化性能差，会导致诸多质量问题。
1)充油硅酮密封胶的组成
硅酮密封胶主要由有机硅基础聚合物、填料和助剂三部分组成，在这三种原材料中，有机硅基础聚合物价格高，同时在合理的硅酮密封胶配方中含量高，因此其成本常常占整个硅酮胶原材料成本的75%以上。考虑到性能，质量优良的硅酮密封胶产品中有机硅基础聚合物含量可达到50%，甚至更高;但部分生产厂家只考虑到成本而不顾性能，为了降低硅酮密封胶的成本，向密封胶中添加大量的低价填料，掺入矿物油，进而大幅降低有机硅基础聚合物的含量。掺入了矿物油的硅酮密封胶，在行业内称为“充油硅酮密封胶”。矿物油属于饱和烷烃类石油蒸馏分，由于其分子结构与有机硅相差很大，因此其与硅酮密封胶体系相容性差，一段时间后，会从硅酮密封胶中迁移、渗透出来，而且在接触光和热时会慢慢氧化(词条“氧化”由行业大百科提供)。因此，“充油密封胶”刚开始弹性还可以，使用一段时间后，填充的矿物油从密封胶中迁移、渗透出来，密封胶就会变硬、开裂、甚至出现不粘接的问题。
市面上大部分低价硅酮密封胶填充了矿物油，其有机硅基础聚合物含量远低于50%，部分甚至不到20%。
2)硅酮密封胶的组成对耐老化性能影响
合理的硅酮密封胶配方组成是保证其性能的基础。我们知道硅酮密封胶优异的耐老化性能是由于其特殊的以硅-氧-硅键为主链的分子结构决定的，有机硅基础聚合物含量直接影响着硅酮密封胶的长期耐老化性能和耐久年限。如果硅酮密封胶掺入了矿物油、廉价填料，有机硅基础聚合物的含量明显下降，其耐久性必将会受到严重影响!
从表面上看，这些低成本的“充油硅酮密封胶”与不充油的硅酮密封胶无太大区别。部分产品甚至做得外观很好，很光亮，固化速度也快，初期固化力学性能也好。但随着使用时间的延长，充油硅酮密封胶与不充油的硅酮密封胶差异逐渐显现。
图3是充油硅酮密封胶与不充油的硅酮密封胶按照美国标准ASTM C 1184中紫外老化要求分别进行5000h紫外老化试验的对比，填充15%矿物油的硅酮密封胶，在进行5000小时老化试验之前，大强度伸长率与不充油的硅酮密封胶几乎无差异。但老化500小时后，其性能就出现了明显差异，充油硅酮密封胶弹性急剧下降，胶体变硬，失去弹性;老化3500小时后，粘结性也出现了问题，出现了严重脱胶(词条“脱胶”由行业大百科提供)的情况。而不充油的硅酮密封胶经过5000小时老化试验后，性能依然保持不变。
3)充油硅酮密封胶的危害
门窗密封胶主要用于门窗的接缝密封，保证门窗的气密性、水密性。充油硅酮密封胶应用到门窗密封，往往不到一至两年就出现密封失效，导致门窗出现漏水，能耗上升，严重影响到正常使用。
如充油门窗密封胶与中空玻璃有接触，所充的矿物油还会迁移渗入到中空玻璃，导致中空玻璃的一道密封丁基胶被溶解而出现流油现象。
4)充油硅酮密封胶使用成本分析
图4是密封胶和劣质密封胶长期使用后的成本对比分析。选择密封胶产品，虽然在初期购买密封胶的价格略高一点，但是可以长期保存其使用性能，不会有质量问题。选用低价的劣质“充油密封胶”，虽然价格便宜，初期投入成本稍低;但是出了问题以后，后期的维护费用、返工时付出的产品成本、人工成本、品牌损失等等，这些代价可能是密封胶本身价格的几倍甚至几十倍;不仅没有节省费用，反而给用户增加了非常多的麻烦。
密封胶在门窗所占成本很低，但对质量和使用寿命至关重要。门窗是一个性能系统的有机组合，对各组成材料质量和性能稳定性需要有较高的要求，因此，密封胶的质量和性能稳定性非常重要。“充油硅酮密封胶”在给用户带来质量问题和安全隐患的同时，也造成门窗品牌信誉和业主信誉造成严重受损，这些损失更是无法进行成本计算的。
5)充油密封胶的鉴别
国家标准GB/T 31851-2015《硅酮结构密封胶中烷烃增塑剂(词条“增塑剂”由行业大百科提供)检测方法》于2015年7月发布，2016年6月1日已实施。该标准适用于热重分析、热失重和红外光谱分析方法，定量或定性检测硅酮结构密封胶中的烷烃增塑(词条“增塑”由行业大百科提供)剂(矿物油)，也适用于其他硅酮密封胶。
该标准规定的热重分析试验方法可定量判定被测样品中烷烃增塑剂的含量，但该方法仅适用于双组分密封胶。红外光谱试验分析方法采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)，该方法可同时适用于单组分和双组分密封胶，但只能定性。以上两种方法都可以快速鉴别密封胶是否充油，但是需要专业仪器和专业的分析人员。除此之外，GB/T 31851-2015《硅酮结构密封胶中烷烃增塑剂检测方法》中还有热失重法，该方法利用烷烃增塑剂在高温下易挥发的特点，采用鼓风式干燥箱和分析天平，一般的实验室可具备条件进行检测。
GB/T 31851-2015规定的三种方法虽然都可以鉴别硅酮密封胶是否“充油”，但必须具备实验室的基本条件。在不具备实验室条件的施工现场或生产车间如何有效鉴别?笔者在这里给大家介绍一个既简单又非常有效的鉴别方法-塑料薄膜测试方法。该方法利用的是矿物油与硅酮胶体系的相容性差、容易从硅酮胶体系中迁移、渗透出来的原理。将充油的硅酮密封胶与塑料(词条“塑料”由行业大百科提供)薄膜(词条“薄膜”由行业大百科提供)充分接触，矿物油会渗透到塑料薄膜里面，导致塑料薄膜变得不平整。该方法对单组分和双组分密封胶都适用。实验过程还发现：填充的矿物油的量越大，塑料薄膜出现收缩的时间越短、收缩现象越明显。
该方法所需材料仅为一块平整的软质塑料薄膜(比如农用塑料薄膜、PE膜)。试验过程中将密封胶样涂抹在塑料薄膜上，刮平，使其与塑料薄膜有较大的接触面积，如图5所示。数小时后，一般在24小时内，密封胶有没有充油就能予以鉴别。密封胶如有充油，与之接触的塑料薄膜会收缩起皱(见图6)，而不充油的密封胶即使放置更长时间，与之接触的塑料薄膜都不会收缩起皱。
2.4 产品品牌的选择
密封胶经过近十年来的迅速发展，目前市场生产厂家众多，竞争激烈，产品良莠不齐。据行业内反馈，部分门窗产品在设计使用寿命内，有的甚至不到一年，就出现了因密封胶质量问题导致的接缝密封失效的现象，表现形式有粘结失效、胶缝收缩、胶缝开裂粉化、渗油、溶解中空玻璃丁基胶导致中空玻璃失效等现象，给用户造成重大损失，给密封胶行业造成了严重的负面影响。因此，笔者建议用户在选择密封胶时应考虑产品品牌，如何选择产品品牌，建议用户从以下几个方面考虑：
1)产品的质量稳定性
*，某一批产品合格不代表每一批产品都合格，产品质量的稳定性有时候比其性能突出更加重要。某些厂家产品检测报告宣称满足某标准某级别，实际生产中因其生产过程质量波动及其质量控制水平等原因，造成产品性能下降而达不到其所宣称的级别。质量稳定性的重要性不言而喻，而保障质量稳定性要靠技术实力、先进的自动化设备和管理体系，要靠多年的积累。建议选择通过ISO 9001/ISO 14001/OHSAS 18001质量、环境、职业健康安全一体化管理体系认证的企业，以及具有全自动连续化生产线的企业。很难想象一个缺乏生产经验、没有技术团队、没有先进生产设备、没有完善质量管理体系的厂家能生产出没有波动、质量稳定的产品。
2)售后服务能力和水平
由于所使用材料、设备、环境影响和人员操作的熟练程度等原因，有时密封胶产品在使用过程中会遇到一些的问题，如果密封胶生产厂商的服务及时有效，通常会使问题很快得到解决。如果生产厂商的服务能力跟不上，服务不及时，则会对施工工期和施工质量造成很大影响。
3)产品价格
对用户而言，产品价格不是越低越好，用户需要的是合适的、性价比高的产品;只有将价格与上述因素综合起来进行考虑，才能选择到性价比高的产品。密封胶在整个门窗中的成本中所占的比例很低，却对门窗的质量和使用寿命有着很大的影响。劣质产品虽然价格便宜，但其粘结密封性能及耐久性方面下降明显，会带来诸多的质量问题，给门窗用户品牌信誉造成的重大损失，往往远超过密封胶的产品价格。
小编总结：用户选择密封胶时，千万不要选用充油的硅酮密封胶。选用时，需考虑到实际用途正确选用，选择符合相应标准的密封胶产品。在此前提下，还有必要对密封胶质量和性能稳定性提出更高的要求，尽可能选择高位移级别、高品质的产品，同时还需关注产品品牌、质量稳定性以及售后服务质量。

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