建筑用硅酮密封胶的选择和应用技术讲座

河南建筑材料研究设计院    丁苏华

    一、概述

    建筑用硅酮密封胶是以聚硅氧烷为主要成分的非定形密封材料，通常是采用端基为羟基的聚二甲硅氧烷为基胶，使用有机钛、有机锡、胺类等催化剂，并加入二氧化硅、碳酸钙、碳黑等填料在真空环境中制备而成。其分子结构为： 

    硅酮密封胶从包装形式和固化反应机理看可分为单组分和双组分两种。单组分硅酮密封胶在接触空气后，借助于空气中的水份进行缩合反应而交联，并逸脱出小分子的种类分为脱醋酸型、脱醇型、脱酮肟型、脱胺型(酰胺或羟胺)等。双组分密封胶则通过以适当配比混合两组分，进行化学加成反应而固化，一般无副反应发生，但这种体系对基材的粘附活性不如单组分密封胶。各类硅酮密封胶的产品特点及应用范围见表1。

    二、应用分类及执行标准

    目前在中国市场及工程上应用的建筑硅酮密封胶按用途可分为建筑用硅酮结构密封胶和硅酮建筑密封胶二大类。

    1、硅酮结构密封胶

    硅酮结构密封胶用于隐框玻璃幕墙系统中把玻璃固定在铝框上。其作用是将玻璃镶片承受的荷载和间接作用，通过胶缝传递到铝框上，同时也把玻璃幕墙密封起来。硅酮结构密封胶也分为单组分和双组分。此类产品的特点是：模量高，硬度大，粘结性能优良，具有良好的抗紫外线性能和一定的弹性，可有效抵抗热应力、风荷载、气候变化、震动等。表2列出了强制性国家标准GBl6776(修订报批稿)规定的产品必须达到的性能要求。

    由于硅酮结构胶的施工应用涉及到安全，此类产品自l1997年开始由国家六部委联合成立了工作小组，对其生产进行认定，并定期进行监督检验，包括进口与国产品牌。2003年国家对结构密封胶认定了25个品种，如广州白云粘胶厂的sS621、sS622；北京西令胶粘密封材料有限责任公司的XLl218、XL2218；美国道康宁公司的DC993、DC995、DC3362等。前几年，由于国家对此类产品的质量监督管理力度较大，无论大小工程必须使用经国家认定的产品，且对产品经销商也有严格的规定，因而产品质量相对稳定。但是去年随硅酮结构胶工作小组的撤消，市场上已出现有其它品牌的产品，且包装和印刷与现有国产或进口名牌产品异常地相似，给工程材料的选择造成了相当的麻烦。

2、硅酮建筑密封胶

    硅酮建筑密封胶按所用施工部位可分为：

    A．建筑接缝密封胶：适用于建筑、水利、隧道、门窗、公路、跑道及市政工程的混凝土建筑的接缝密封。此类产品的特点是：具有优异的弹性和耐老化、耐腐蚀性，模量适中，与基材的粘结性优良。产品性能应符合国家标准GB／T 14683—2003的规定(见表3)。

C．玻璃幕墙接缝用密封胶：根据《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ 102—96)规定，玻璃幕墙应采用耐候硅酮密封胶进行嵌缝。应该注意的是此类密封胶对玻璃幕墙结构保护作用的重要性，一旦耐候胶出现裂缝，雨水会渗入幕墙内，直接影响结构胶的粘结能力，并且其它部位可能因潮湿被腐蚀，从而导致幕墙玻璃的脱落。此类产品以脱酮肟型为主，目前仅有单组分产品。主要特点是：具有良好的抗老化性能和接缝随动性，即在紫外线、臭氧、雨水、温度、与湿度等各种自然环境下可保持长久良好的物理机械性能，且可承受结构及接缝受各种因素影响所产生的变形。其产品性能应符合建材行业标准JC／T 882—2001《幕墙玻璃接缝用密封胶》的要求。见表4。

 D．石材幕墙用硅酮耐候胶：此类产品主要用于干挂法施工的石材幕墙的石材间缝的密封，也可以用于铺贴法石材接缝的密封。其最大的特点是：产品中含有较少的油类增塑剂等小分子物质，不会对石材产生污染。其产品性能应符合建材行业标准Jc／T 883—200l《石材用建筑密封胶》的要求(见表5)，其中密封胶对石材的污染性为工程验收必检项目。硅酮石材用建筑密封胶性能要求(Jc／T 883—2001)  表5

E．室内用防霉密封胶：仅有单组分硅酮密封胶，此类产品除对防霉性有特殊要求外，其余指标均类似于建筑密封胶。其产品性能应符合建材行业标准JC／T 885—200l  《建筑用防霉密封胶》的要求。见表6。

     B．玻璃镶嵌密封胶：此类密封胶基本上为酸性单组分硅酮胶，固化后呈透明或半透明状，俗称“玻璃胶”。具有固化速度快，模量高，粘结强度大，可承受较高的荷载。产品性能应符合国家标准GBT14683—2003的规定。但由于其仅对玻璃表面的粘结活性大，且易对金属基材产生腐蚀，因而此类产品只适用于门窗玻璃、大型玻璃水槽和室内大板玻璃的镶装，不得用于铝合金门窗及其它类金属门窗的密封。

三、施工应用

    l、接缝要求

    (1)建筑接缝

    对建筑接缝而言，其缝的宽度和深度的计算是依据由于温度、湿度和外力作用引起的建筑物中接缝的变形量。

    计算构件间接缝宽度所依据的原则是，接缝首先容纳两侧构件发生的变形量，填入缝内的密封材料变形率在容许的设计伸长率以下，根据这一要求，接缝宽度应同时满足：大于等于构件变形量的总和；缝内密封材料的应变量值要小于其设计伸长率。但对硅酮密封胶，其接缝宽度的容许范围为10～40mm。接缝宽度W一般可参照下式计算：

    接缝深度(D)的确定首先需考虑待填充密封材料的宽厚比对粘结性和密封性造成的影响。填充的密封材料在伸缩变形时，其表面伸缩率与密封材料的断面尺寸D／W相关，对于相同的接缝变形，D／W越大，密封材料表面的伸缩率越大，同时，相同密度的接缝，随着深度的增加而耐疲劳性则降低，根据实际经验接缝宽度在允许范围内变化时，其深度增加值应小于宽度增加值，即D／W小于1时对缝内密封材料的耐久性有利。因此，变形接缝的深度一般在lO～20mm范围内较为适宜，而接缝的宽厚比D／W应在0．5～0．7之间。

    (2)幕墙接缝

    硅酮结构胶的施工应用必须在恒温恒湿的板块车间或自动生产线上制备，不允许在施工现场使用。但幕墙接缝的密封则是在幕墙板块安装之后现场完成。

    幕墙玻璃接缝宽度和深度的设训。]是根据耐候胶的功能，因其施工厚度太厚或太薄都对工程不利。太薄对保证密封质量和防止雨水渗漏不利，同时对铝合金因热胀冷缩产生的拉应力也不利；但也不能太厚，当胶受拉应力时，胶易被拉断破坏，使密封和防渗失效。一般玻璃幕墙嵌缝厚度控制在3．5mm至4．5mm密封失效。这一点必须在设计时特别注意。

   (3)衬垫材料的使用

   为保证密封材料与粘结基底的两面粘结，即密封材料仅与接缝两侧的被粘结体粘结，而底部是自由的，必须使用衬垫材料(或填充材料)，以使密封胶在处于较大的接缝变形时，可随接缝移动，而不致由于局部产生的应力变形造成粘结破坏。在实际施工中衬垫材料视接缝间隙大小和种类使用，对建筑接缝，圆形或方形均可使用，但对幕墙耐候胶，则必须使用圆形闭孔

的聚乙烯泡沫棒，以使耐候胶与基体有足够的接触或润湿面而达到有效的密封。

   2、施工准备

   (1)接缝清理：施工前对接缝处的宽度和深度进行全面检查，如不符合要求，必须剔凿。然后进行彻底清洗和清理，使接缝表面不得有浮浆、尘埃、脱模剂及金属表面锈蚀等。必要时使用溶剂或清洁剂进行二次清扫，并保持干燥。

    (2)施工机具与人员：密封材料的施工质量直接关系到密封质量的好坏，因此必须由专业人员进行施工。施工机具根据所用材料的品种配置，使用单组分密封胶，必须配有专用挤；而双组分密封胶则必须配有专用现场搅拌设备或装置及配套的挤。同时，漆刷、吹缝器、刮刀、纸面不粘胶带等也是必不可少的。

   (3)进场材料的检查

   密封胶进入工地后，首先检查其包装上的标识，包括产品是否在有效期内，用途，是否适用于所用的接缝，颜色；如是硅酮结构胶，生产厂家和牌号是否是经国家认定的产品；包装上所标执行的标准是否与所用接缝对产品性能的要求一致；双组分产品是否明示其两组分的配比；是否有使用说明、出厂产品合格证；等等。

    需特别注意的是：材料进场后必须贮存在干燥、通风的室内，严禁曝晒、雨淋，贮存温度不得超过35℃。

    (4)材料准备

    单组分密封胶应根据缝宽切割挤嘴，并安装在包装上，尺寸大小以可插入至缝底为宜，以使在打胶的过程中不易混入空气；双组分密封胶应按生产方给定的配比在专用搅拌设备上(或较大容器中)机械或人工进行搅拌，并用“蝴蝶试验法”检查密封胶的混合均匀程度。具体做法是：取一张白色厚纸，尺寸为216mm×280mm，从混胶机中取适量搅拌好的密封胶测试。沿长边将纸对折后展开，沿折缝处挤注长约76mm的密封胶，然后把纸叠合起来，挤压纸面使密封胶分散成半圆形薄层，然后把纸打开观察密封胶(图1)。如果密封胶呈均匀黑色，则密封胶混合较好，可用于施工；如果密封胶颜色不均匀或有不同颜色的条纹，说明密封胶混合不均匀，不能施工。

    如果密封胶混合均匀程度不够，重新搅拌后再次取样，重复上述步骤，若还有不同颜色条纹或颜色不均匀，则可能需要进行设备维修，对混合器、注胶管、注胶进行清洗，检查组分比例调节阀门，或向设备生产厂商咨询有关的维修工作。

    搅拌好的双组分密封胶装入专用挤内嵌入接缝，或用刮刀手工压入接缝。

    3、施工工艺流程

    密封材料的通用施工工艺流程如图2所示。

 4、施工注意事项

   (1)粘结基底的清理：对于玻璃、铝型材等无孔材料类的基底，可用丙酮或类似溶剂清洗，残余的溶剂要在未挥发前用洁净的干布擦去；对于石材、混凝土等多孔材料，可用机械法清理。

   (2)装填衬垫材料时，对有基底的接缝，衬垫材料的宽度应比接缝宽稍／J~2mmt2]，且有背胶，并使安装衬垫材料后接缝的深度比设计深度大2～3mm。对泡沫棒而言，其尺寸应略大于接缝。装填时注意不能扭曲，并保持干燥状态，最好立刻进行密封材料的施工。

    (3)防粘遮蔽带：为保持接缝表面的清洁，需在接缝上表面粘贴防粘遮蔽带，通常为纸面，其粘贴位置根据接缝种类确定。如为凹入型，胶带的内边缘沿接缝两侧凹入一定的深度粘贴；如为平齐型，则胶带的内边缘尽量与接缝边缘齐平。待密封胶表面修整后即除去，切不可等密封胶表干之后再除去。

    (4)底涂剂的使用：使用底涂剂的目的在于提高密封材料与粘结构件间的粘结力，封闭基底中可能的水分，及防止基底的污染。要注意涂刷后的晾置时间，以手触不粘手即可。

  (5)表面修整：密封胶填充至接缝内后，使其稍高出表面，用抹刀沿覆盖胶带边缘内用力均匀抹压，然后刮平，或用专用抹刀修整成凹陷型接缝表面。

   四、如何鉴别和选用不同种类的硅酮密封胶

   1、包装

    首先从包装形式上可以区分为单组分和双组分。单组分密封胶直接挤出施工，依靠吸收空气中水分而固化，适用于胶层薄、不需专业施工人员的场合。双组分密封胶则需要专用混合设瓣撩搬一攀绫一鹱备，混合后即进行硫化反应，固化速度快，适合于大规模连续作业、胶层厚或较干燥的施工环境。

   其次，包装上所标产品的名称也给材料的选用提供了依据。在外包装上标有“×××硅酮结构密封胶”通常都对应有英文：“SII,ICONE STRU CT’URAL GLAZING SEALANTS'’，则只能用于玻璃幕墙的装配；而标有“×××硅酮耐候胶”，对应的英文为：“SILICONEWEAT}tER—PR．OOFING SEALANTS，”一般只能用于玻璃幕墙的接缝密封；如外包装上标有“中性密封胶”，则通常为通用型的建筑密封胶，也可用于玻璃、石材幕墙的耐候密封，但必须做相容性和污染性试验。

    另外，包装上所标示的执行标准也表明了产品的用途。

    2、气味

    上面已提到，硅酮密封胶固化机理不同，所放出的气味不同。一般而言，具有强烈刺鼻酸味的为脱酸固化型硅酮密封胶，此类胶不能用于和酸反应的混凝土、大理石、铝合金或其它金属，也不能用于封闭或半封闭的施工场合。具有酒味的为脱醇型硅酮密封胶，其可能是结构胶或耐候胶，也称中性胶，它对多种基材有良好的相容性，但贮存温度不能超过30℃。具有霉味的为脱肟型硅酮密封胶，多为防霉密封胶或石材用密封胶。

   3、模量与位移能力．

   模量是指密封材料拉伸至规定伸长时的应力，其值与固化后密封胶的硬度相关。硅酮密封胶有高、中、低三种模量，分别适用于不同的接缝、不同的位移幅度，选用时应根据所处环境来确定。对结构型装配，宜选用高强度、高模量硅酮密封胶，通常可达到士20％的位移能力；

   中模量硅酮密封胶通常可达到±25～50％的位移能力，可用于建筑接缝密封；而低模量硅酮密封胶具有高伸长的特点，可达一50％～+100％的位移能力，适用于超高层建筑的填缝或大型混凝土构件的接缝密封。

   五、结语

   综上所述，建筑用硅酮密封胶根据具体使用要求，可有多种牌号、多种用途、多种固化体系。经销商和使用方应根据实际应用需要选用与其相适应的产品，并按相应的施工规范和使用说明去施工，以确保满足设计要求和密封功效，而不是错选或误用而产生工程质量隐患。目前市场上假冒伪劣产品随市场的开放和用量的增加而越来越多，选择质量有保证的产品尤其重要。

  参考文献：

  (1)崔孟忠等，有机硅建筑密封材料的性能与研究进展，中国胶粘剂，第7卷第2期，p37。

  (2)衡洪勇等，建筑接缝的类型及防水材料的选择使用，建筑技术开发，2002—1l，p59。

  (3)程从密等，NN；~N中耐候硅酮密封胶嵌缝的设计与施工，华南建设学院西院学报，2002—2，p62。

  (4)NN来等，建筑用室温硫化硅酮密封胶间的相似与差别，中国胶粘剂，第10卷第6期，p41。