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丁基/硅酮胶双道密封是中空玻璃的“金婚搭档”

来源:济南华亚密封胶有限公司 　作者: 武庆民 　日期:2007-4-21
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　　中空玻璃的结构是将两层玻璃周边完全密封,夹层空间由间隔条隔成然后经涂敷中空玻璃密封胶和 工艺处理形成干燥气体的空间。由此观之，中空玻璃最基本的性能和特点是具有一个干燥气体的密封空间腔。由于中空玻璃使用的环境较为复杂，要经受风吹雨淋、烈日暴晒、紫外线照射，还得承受日夜、夏冬温差的变化。因此，欲制作密
　　中空玻璃的结构是将两层玻璃周边完全密封,夹层空间由间隔条隔成然后经涂敷中空玻璃密封胶和 工艺处理形成干燥气体的空间。由此观之，中空玻璃最基本的性能和特点是具有一个干燥气体的密封空间腔。由于中空玻璃使用的环境较为复杂，要经受风吹雨淋、烈日暴晒、紫外线照射，还得承受日夜、夏冬温差的变化。因此，欲制作密封干燥使用寿命长的中空玻璃必须采用合理的密封结构及选择具有不透水、不透气、耐辐射、耐温差、耐湿气及各种气候变化的中空玻璃密封胶。而丁基/硅酮胶双道密封满足上述条件，是中空玻璃的最佳组合，是中空玻璃的“金婚搭档”。


一、丁基/硅酮密封胶双道密封作为中空玻璃密封结构在中空玻璃单元上是合适的。

　　目前，国内中空玻璃采用的密封结构主要有1、槽铝式单道密封。2、槽铝式双道密封3、复合式密封条式密封。用槽铝式单道密封胶（如，热熔丁基胶、聚硫胶、氨酯）制成的中空玻璃，因其密封性能差，易进入潮气，导致玻璃结露、结霜，使用寿命短；而国产复合式密封条仅具有初级水平，仍待进一步完善；只有槽铝式双道密封是目前较为理想的密封结构，即第一道密封采用气密性能极佳，靠自身粘合吸附作用来实现密封的热熔性丁基密封胶，其主要起密封作用，第二道密封胶由具有良好弹性，靠化学反应来达到粘合目的的硅酮或聚硫中空玻璃密封胶来完成，其主要起粘接及辅助密封的作用，两者相辅相成，缺一不可，而且，第二道密封胶采用硅酮比采用聚硫更具有环境适应性，能满足中空玻璃密封胶耐各种环境因素的要求。



二、丁基/硅酮密封胶双道密封在延长中空玻璃寿命上是合适的。

　　丁基中空玻璃密封胶所采用的主要原料为聚异丁烯，是一种碳氢骨架链的聚合物（见表一）。其主链既长又直，呈线形紧密卷曲的易转动的分子链结构，在分子链上又连接着许多甲基基团的侧基，这些甲基基团的体积不大，并呈有规则侧向空间排列，因此，它们并不干扰橡胶分子的定向，这样就产生了一个能紧密卷曲且易转动的长线性分子链结构，这种结构有效地降低了湿气，空气及其他气体的渗透性。因此，以聚异丁烯为主料制成的丁基中空玻璃密封胶具有无以类比的气密性，其水蒸汽透过率约为0﹒1～2g/m²．d。在TC/T486—2001《中空玻璃用弹性密封胶》标准中要求聚硫胶的水蒸气透过率，必须达到≤ 15/g㎡﹒d  而对硅酮胶的水蒸汽透过率则无明确的事实，主要是为了兼顾市售大多数硅酮密封胶难以达到水蒸气透过率低于 15g/m².d  的要求。目前，有资料报道，硅酮胶气密性 ≤15g/m²d 的仅有两家，一家是济南华亚密封胶有限公司生产的硅酮密封胶，其水蒸气透过率仅为 10.9g/m²﹒d( 试样厚度为2.0±0.2mm ，另一家为“Wacker”公司生产的硅酮胶，其水蒸气透过率为 15g/m².d。因此，第二道密封胶除要求其水蒸汽透过率低，起辅助密封作用外，还需考虑其用于制成的中空玻璃密封胶在外界复杂的环境因素作用下的气密耐久性。由中空玻璃密封胶的性能比较表，可看出，硅酮胶耐高、低温，耐紫外线，耐湿、耐水气性能，弹性恢复率等均大大优越于聚硫胶，长期使用硅酮胶不变硬，不龟裂，不坍塌或老化变脆。因而，外道密封胶的耐热，耐候性能对确保内外道密封的持久性有重大贡献，所以说，丁基/硅酮双道密封延长中空玻璃使用寿命上是合适的。


三、从中空玻璃密封胶的主要原料结构及其化学链、键能上分析，丁基/硅酮胶双道密封是中空玻璃的最佳组合。

　　由《中空玻璃密封胶的性能比较表》可知，丁基中空玻璃密封胶所采用的主料聚异丁烯是一种大分子链内没有双键（仅在每条高分子链的末端有一双键），具有高度的饱和碳氢长链的聚合物，其C-C键能 (331KJ/mol) 较硅酮胶主链的si－o－si  键 (460.5KT/mol)低很多，但较聚硫胶主链的S-S键 (264KT/mol)  和C－S键 (289KT/mol)高很多，因此，丁基胶对气候老化、热老化的影响较聚硫胶小。

编号

品种
结构、性能

丁基胶

硅酮胶

聚硫胶

1

主要原料结构


2

化学键、键能
KJ/mol

C-C （331）

Si-O-Si （460.5）
Si-C  （318.2）

S-S  （264）
C-S  （289）

3

耐低温

-40℃

-60℃

-40℃

4

耐高温

 

180℃长期使用

120℃

5

耐紫外线

良

优（不粉化、不降解）

良

6

60℃浸水2个月

重量增加

/

2% ~ 6%﹝2﹞

30% [ 2 ]

体积增加

/

3% ~ 10%﹝2﹞

50% [ 2 ]

7

55℃ 100%相对温度3个月水汽渗入中空正玻璃单元的量（干燥剂增加率）

/

1.4 ~ 1.6% [ 3 ]

5.5 ~ 5.8%

8

弹性恢复率60℃以上（加热或日晒）

无

优

差

9

耐老化系数
（120℃，168小时）

/

K1 = 98%
K2=102%     ﹝4﹞
K3=100%

/

10

气密性（g/m2·d）

0.1 ~ 2

10.9         ﹝4﹞

≤15

11

气  味

无

优

差

12

毒  性

无

无

有

13

对Low-E膜
的腐蚀性

无

无

会对Low-E膜产生腐蚀、锈蚀或破坏作用

14

与硅酮结构胶的相容性

不相容

相容

不相容

15

寿  命

/

20年以上

/
　　硅酮中空玻璃密封胶的主要原材料为a,w－ 二羟基聚二甲基硅氧烷，其分子结构式为

     

　　主链由Si-O链节所组成，Si上两甲基(CH3－) 可以围绕Si-O键自由旋转，所以该聚合物分子具有较大的柔顺性和具有较低的玻璃化转变温度(Tg=-125℃);从Si-O键的键能大小看，其键能为 460.5KT/mol，这个键能高于丁基胶中的C-C键的 331Kt/mod , 明显高于聚硫胶中C-S键的 289KT/mol 和S-S健的 264KT/mol。由于硅酮胶的Si-O-Si键属于高能键，致使其具有优异的耐高温性能。通过对华亚硅酮密封胶 120℃/168h 的热老化处理，其热老化系数实测值为K1（拉伸强度老化系数）=98%，K2（断裂伸长率老化系数＝102％,K3(硬度老化系数)=100%，这些实测值明显符合老化系数≥70%的要求。因此，以端羟基聚二甲基硅氧烷为基础聚合物制得的硅酮中空玻璃密封胶其使用温度一般为-60℃—1800C，表现为优异的耐高、低温性能。又由于a,w－二羟基聚二甲基硅氧烷主链中无不饱和链及弱键，加 之 si—o—si 对臭氧、紫外线等作用十分稳定，因而具有优良的耐候性。同时，也因为Si-O-Si键能大，对水及水气的作用 稳定，以含该键的基料制成的硅酮胶在温水 (60℃)及沸水（低于 130℃的水蒸汽）中长时间浸泡，其重量增加小于 6％，体积增加小于10％，此值远远低于聚硫胶中对应的 30 ％ 和50 ％  而且很少影响硅酮胶的机械性能，表现为优良的耐水、耐湿热老化特性。通过南极（长城站对硅酮中空玻璃密封胶的使用，以及秦皇岛 156T飞机玻璃包边硅酮密封胶的使用，目前，均已达到20年，其粘接性、弹性均无明显老化现象，因此，可以验证硅酮胶的使用寿命完全可以达到20 年以上。）

　　而聚硫胶在长期使用中易受分子中不稳定的二硫链节 (—S—S—)的影响，由于主链 S－S键或 C－S 键的断裂，导致大分子链赋予聚合物的许多优良 的性能的基础丧失，于是出现一系列的老化现象，胶层在户外长期暴露时出现压缩和伸长永久变形逐渐增大，硫化物逐渐变硬，弹性下降和表面出现龟裂等现象.

  通过对各种中空玻璃密封胶性能对比及分析可见，槽铝式中空玻璃密封结构采用丁基 /硅酮胶双道密封是中空玻璃密封的最佳组合，是中空玻璃密封的“黄金搭档”。但要做到完全意义上的“金婚”——50年寿命，还需考虑制造中空玻璃所采用的间隔条，干燥剂以及人工操作质量等等问题

参考资料：1、“wacker”公司产品说明书
          2、美国《建筑玻璃使用手册》
          3、华亚硅酮密封胶的实测值
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