高位移能力防污染硅酮耐候密封胶的研制

　　俗称的硅酮耐候密封胶是指用于建筑幕墙（词条“建筑幕墙”由行业大百科提供）板块之间接缝密封的硅酮密封胶，硅酮密封胶由于具有良好的抗紫外线能力、抗位移能力及弹性恢复能力和对常用幕墙材料极佳的粘附性，成为建筑幕墙首选的密封材料。

　　普通的硅酮耐候密封胶对幕墙有污染现象，其污染表现在以下两个方面：

　　1)增塑剂等小分子物质渗入到石材等多孔材料（词条“多孔材料”由行业大百科提供）造成的渗入污染。普通的硅酮耐候密封胶在配方设计上为了提高弹性和伸长率、降低硬度、改善挤出性等考虑，通常会加入硅油（词条“硅油”由行业大百科提供）或其他增塑剂等;增塑剂或小分子低挥发份物质在密封胶固化过程中不参与交联固化反应，石材等多孔性材料与含有增塑剂的密封胶接触一段时间后，增塑剂将从胶体中渗出到石材表面污染石材，见图1。这种污染一旦造成就无法消除，对石材幕墙的外观影响非常大。因此，对于石材幕墙，一定要选用石材专用密封胶。

　　2)胶缝表面吸附灰尘。不仅是石材幕墙，几乎所有的硅酮密封胶接缝，由于硅酮密封胶自身的特性，灰尘和污物易在硅酮密封胶表面聚积，聚积灰尘和污物在雨水的作用下易在硅酮密封胶接缝附近产生脏污垂流现象。脏污垂流现象不仅出现在暴露户外的石材幕墙，也出现在金属板幕墙、玻璃幕墙等。脏污垂流现象产生后，严重影响到幕墙的整体美观，在浅色的石材和铝板幕墙表现尤为明显。脏污垂流痕迹可以通过幕墙表面清洗的方式予以清除，但费时费力，尤其在高层和超高层幕墙上，清洗幕墙板块难度较大。

　　对于以上所述第一种污染形式可以通过采用石材专用硅酮密封胶能有效解决;对于第二种污染形式，石材专用硅酮密封胶仍不能解决。基于此，本文目的在于开发一种防污染硅酮耐候密封胶产品，并使其具备高位移能力和优异的防污染性能，不仅能防止增塑剂对天然石材等多孔性材料的渗入污染，而且能极大地减少胶缝表面吸附灰尘，对减少石材、金属板和玻璃的脏污垂流现象具有非常良好的效果。

　　本文开发的防污染密封胶的防污染性能实用性在于：1)用于常规幕墙，可明显减少幕墙清洗的频次，减少幕墙保洁方面的维护成本;2)用于对污染和脏污垂流有严格限制、对外墙美观性能要求较高的多孔性天然石材和外墙板块系统，在正常清洗的频次或少于正常清洗的频次下，能最大程度保证幕墙的清洁美观。

　　1 实验部分

　　1.1 主要原料

　　107硅橡胶，工业品，迈图产品;长链烷基氟硅烷，自制;纳米活性碳酸钙CCR，工业品，日本白石公司;烷氧基硅烷混合交联剂（词条“交联剂”由行业大百科提供），自制;钛络合物催化剂：二异丙氧基钛双(乙酰乙酸乙酯)配合物，自制;氨丙基三乙氧基硅烷，A1100，工业品，迈图产品。

　　1.2 主要试验设备

　　实验捏合机，佛山金银河机械设备有限公司;实验行星搅拌机，佛山金银河机械设备有限公司;电子拉力试验机，深圳新三思材料检测有限公司;恒温恒温箱，深圳欧朗试验设备有限公司。

　　1.3 试样配方

　　实验基础配方为107胶100份，钛络合物催化剂2份，氨丙基三乙氧基硅烷1份，纳米活性碳酸钙90份、烷氧基硅烷混合交联剂或长链烷基氟硅烷为变量。先将107胶、纳米活性碳酸钙加入到捏合机中，加热抽真空脱水制得基料。将上述基料冷却至常温后计量加入到行星搅拌机中，按比例加入交联剂、钛络合物催化剂、氟硅烷和偶联剂（词条“偶联剂”由行业大百科提供），真空条件下搅拌，混合均匀后出料，装入300 ml包装塑料瓶中，室温下放置一周后检测。

　　1.4 性能测试

　　1) 拉伸粘结性测试按《GB/T 13477.8-2002建筑密封材料（词条“建筑密封材料”由行业大百科提供）试验方法 第8部分：拉伸粘结性的测定》[2]。

　　2) 对垂流污染的测试采用在实际幕墙户外曝晒的方法，定期观察。由于垂流污染目前无相关标准及检测方法，测试方法采用在实际幕墙户外曝晒的方法，定期观察，通过相同胶缝长度计算垂流流痕的长度和数量的方法，将污染轻重程度分为无污染、基本无污染、稍有污染、有污染、明显污染共5个等级。

　　3) 对石材的污染性测试按《GB/T 23261-2009 石材用建筑密封胶》附录A中有关规定[3]。

　　4) 位移能力和其他性能测试按《GB/T 23261-2009 石材用建筑密封胶》50级中有关规定。

　　2 结果与讨论

　　2.1 混合交联剂用量对拉伸粘结性的影响

　　实验配方为107胶100份，纳米碳酸钙90份，钛络合物催化剂2份，氨丙基三乙氧基硅烷1份，氟硅烷0.6份。混合交联剂为变量，探讨了交联剂加入量对拉伸粘结性的影响，结果见图4、图5。

　　当交联剂加入量为4份，胶料（词条“胶料”由行业大百科提供）在行星搅拌机内呈半固化状，未得到正常试样，交联剂最小加入量为5份。由图4可见，随着混合交联剂加入量的增加，拉伸强度先略有下降后上升;加入量6份时，拉伸强度最小，为0.85MPa;当加入量为9份时，拉伸强度最大，达到1.02 MPa。

　　由图5可见，随着混合交联剂加入量的增加，最大强度伸长率先略有上升后明显下降，加入量6份时，最大强度伸长率达到最大值，为486%，当加入量为9份时，最大强度伸长率降至306%。

　　从以上数据可见，当交联剂为6份时，拉伸强度达到最小值，最大强度伸长率达到最大值。由于硅酮耐候胶用于接缝密封，位移能力是其重要指标，最大强度伸长率越大越利于提高其位移能力，因此，可以认为交联剂6份是较为合适的。

　　2.2 氟硅烷加入量对垂流污染的影响

　　实验配方为107胶100份，纳米活性碳酸钙90份，混合交联剂为6份，钛络合物催化剂2份，氨丙基三乙氧基硅烷1份，氟硅烷变量，制备了小试胶样。垂流污染测试分别在户外石材幕墙和铝板幕墙上进行，结果见表1。

　　表1 氟硅烷加入量对垂流污染的影响

　　由表1可见，没有加入氟硅烷的试样1个月在石材上即可发现垂流污染现象，6个月后在石材、铝板垂流污染现象明显，严重影响到幕墙的清洁美观。加入氟硅烷0.6份的试样6个月石材基本无污染，铝板无污染;当氟硅烷加入量增至1.2份时，6个月石材和铝板都无污染;可以认为，氟硅烷的加入，能有效地减少幕墙胶缝附近的垂流污染现象，随着氟硅烷加入量的增加，胶缝附近的垂流现象越不明显，当氟硅烷加入量1.2份时，防垂流污染效果最好。

　　2.3 氟硅烷加入量对拉伸粘结性的影响

　　采用2.2中实验配方，以氟硅烷变量制备的小试胶样，测试了拉伸粘结性，结果见图6、图7。

　　由图6可见，随着氟硅烷加入量的增加，拉伸强度略有上升趋势，总体影响不大，加入量0.3份时，拉伸强度最小，为0.82MPa，当加入量为1.2份时，拉伸强度上升趋势趋于平稳，为0.87MPa。由以上分析可认为，在试验设计的变量范围内，氟硅烷的加入量对拉伸强度影响不大。

　　由图7可见，随着氟硅烷加入量的增加，最大强度伸长率有下降趋势，当加入量不超过0.6份时，可认为最大强度伸长率下降不明显，当加入量增至1.2份时，最大强度伸长率由492%降至466%。

　　从以上数据可见，氟硅烷加入量0.6份时，对性能影响最小，结合2.2中垂流污染影响测试结果，同时考虑到产品成本，在实际应用中，笔者认为氟硅烷加入量0.6份时较为合适。

　　3 性能指标

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