相容性、粘结性、污染性:硅酮胶vs常见材料如何“和平共处”?

文摘   科学   2024-03-16 17:55   北京  


相容性、粘结性、污染性,是描述硅酮密封胶与接触材料的常见三种性能。这三种性能如何定义,有何区别,如何测试,又有哪些典型案例?不妥之处,敬请指正!



1、什么是相容性、粘结性、污染性?


硅酮密封胶与接触材料之间通常用相容性、粘结性、污染性来描述,那么这三种性能如何定义,有何区别呢?

JGJ 102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》中“相容性”定义为:


粘接密封材料之间或粘接密封材料与其他材料相互接触时,相互不产生有害物理、化学反应的性能。


GB/T 14682-2006《建筑密封材料术语》中“相容性”定义为:


密封胶与其他材料的接触面互相不产生不良的物理化学反应的性能。


ASTM C 717“Standard Terminology of Building Seals and Sealants”中“compatibility”定义为:


the capability of two or more materials to be placed in contact, or near enough to interact, with no detrimental results.


翻译为:两种或两种以上材料接触放置,或放置在足够近的位置,相互作用而不会产生有害结果的能力。


GB/T 14682-2006中“粘结性”定义为:


密封胶在给定基材上的粘结性能。

GB/T 14682-2006中“污染性”定义为:

密封胶对所填充的接缝周边基材的污染程度。

可以看出,相容性、粘结性、污染性都是描述密封胶与接触材料之间性能的概念,但三者侧重点又有不同。

相容性关注的是与胶接触的其他材料(多指基材以外的材料)会不会影响胶的正常使用,胶变色和胶与基材不粘是其他材料与胶不相容的表现。

粘结性关注的是胶与被粘材料(一般指基材)之间能不能形成良好粘结。胶与基材不粘一般不是发生了不良反应,更多可能是两者不能发生反应。

污染性关注的是胶对接缝周边基材表面的污染情况。

这三种性能关注密封胶与不同材料接触的功能需求,与基材要求粘结,与附件(垫块、胶条、泡沫条等)关注相容性,与石材面板关注污染性。

在门窗幕墙工程中,这三种性能一般发生在硅酮密封胶和与之接触的材料之间,包括与玻璃、铝型材、金属板、石材、胶条、丁基胶、垫片等。



2、相容性、粘结性、污染性如何测试?


2.1 相容性试验方法

GB 16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》的附录A“结构装配系统用附件同密封胶相容性试验方法”中给出了试验方法。


将一个有附件的试验试件在紫外灯下直接辐照,在热条件下透过玻璃辐照另一个试件,再对没有附件的比对试件进行同样的试验,观察两组试件颜色的变化,对比试验密封胶同参照密封胶对玻璃及附件粘结性的变化。 

 
试验观测指标为:(1)密封胶的变色情况;(2)密封胶对玻璃的粘结性;(3)密封胶对附件的粘结性。还有附件材料的变色情况。


颜色变化的评定可分为以下几个等级:

 

这种方法适用于结构装配系统附件,比如密封胶条、间隔条、垫块、固定块等。


该试验方法是一项实验筛选过程。试验后粘结性和颜色改变是一项可用来确定材料相容性的关键,实践表明试验中那些是粘结性丧失和褪色的附件,在实际使用中也同样会发生。


该方法是对标美国的ASTM C 1087“Standard Test Method for Determining Compatibility of Liquid-Applied Sealants with Accessories Used in Structural Glazing Systems”。


有兴趣的朋友可自行查阅,这里不再赘述。需要强调的是,虽然标准中要求的是结构装配系统用硅酮结构胶,实际上硅酮密封胶也是需要的。


2.2 粘结性试验方法

粘结性试验方法,工程施工前、施工装配中和既有幕墙又各有不同。

工程施工前,需要采用实际工程使用的基材和密封胶,按GB16776 附录B的方法进行实验室检测,这也是正常幕墙工程施工或验收时要求出具粘结性试验报告的方法。

对于加工厂或施工工地现场检查胶与基材的粘结性,一般采用GB16776附录D.1的方法。

既有幕墙结构胶的粘结性试验方法,见JGJ/T 139-2020《玻璃幕墙工程质量检验标准》的“附录B 硅酮结构胶粘结情况及力学性能现场检验”。

剥离粘结性能检测方法见下图。


拉伸粘结强度检测方法见下图。


2.3 污染性试验方法

密封胶污染性主要是针对石材面板,方法见GB/T 23261-2009《石材用建筑密封胶》的“附录A 石材用建筑密封胶与接触材料的污染性试验方法”。

将12个试件按 50%压缩并夹紧,1/3试件保持受压状态放置于标准试验条件 28d,1/3试件保持受压状态放置于烘箱中28d,1/3试件保持受压状态放置于紫外线箱中28d。

试验结果目测产生的变化,用污染深度和宽度的平均值评价。


3、硅酮胶与常见材料典型的“相处”问题


3.1 硅酮密封胶vs丁基胶


硅酮密封胶与丁基胶的相容性问题,更多是因为硅酮密封胶用低价的“白油”替代了“硅油”,由于白油扩散出来溶解了丁基胶,出现流油现象,并导致边部密封失效。


 

3.2 硅酮密封胶vs三元乙丙胶条等高分子材料


三元乙丙胶条因其优异性能成为门窗幕墙工程的首选材质,但从实际案例来看,普通的三元乙丙胶条与硅酮胶是不相容的。


具体表现为硅酮胶发生变色,浅色胶变色明显,深色胶由于颜色原因变色不明显,但不代表不反应。


 

当密封胶条、固定块的材料与硅酮胶接触时,需对硅酮胶和接触材料的相容性进行测试。


 

根据测试数据和工程经验,目前国内市场上常见高分子材料和硅酮胶的相容性见下表。



3.3 硅酮结构胶vs玻璃和型材


某隐框玻璃幕墙工程,因在低于5℃的环境中打胶,施工方怀疑附框和玻璃粘接的强度,要求进行现场检测。


现场检测结果表明,部分板块结构胶为内聚性破坏,但部分板块存在粘接面破坏的情况,见下图。


 

尽管硅酮结构胶与基材的粘结性试验可以通过,但实际中仍需要严格控制结构胶施工质量,否则粘结强度无法保证。


3.4 硅酮结构胶vs镀膜玻璃


硅酮结构胶与玻璃的粘结性一般是没有问题的,但是当采用离线镀膜玻璃且边部没有除膜时,硅酮胶和膜层的相容性就会出现问题。


笔者曾看到过多个工程出现隐框幕墙玻璃外片脱落的事故,某工程甚至脱落了20余片,经检查发现,这几个玻璃幕墙工程外片镀膜玻璃边部未做除膜处理。


 

3.5 硅酮密封胶vs石材


石材幕墙面板填缝密封用耐候密封胶时,需要考虑密封胶与石材面板的污染性,部分密封胶会渗透进入石材,对石材面板造成污染,见下图。



为此,在石材幕墙接缝密封时,建议选取适用于石材的专用密封胶,并进行必要的污染性试验

 

3.6 硅酮密封胶vs浅色金属


浅色金属板幕墙面板填缝密封用耐候密封胶时,需要考虑密封胶与金属板的污染性,部分密封胶会对金属板造成污染,见下图。



为此,在浅色金属板幕墙接缝密封时,建议选用防污染专用胶,并进行必要的污染试验。

 


4、结论


相容性、粘结性、污染性,是描述硅酮密封胶与接触材料的常见三种性能;这三种性能关注密封胶与不同材料接触的功能需求,与基材要求粘结,与附件(垫块、胶条、泡沫条等)关注相容性,与石材面板关注污染性。

在门窗幕墙工程中,这三种性能一般发生在硅酮密封胶和与之接触的材料之间,包括与玻璃、铝型材、金属板、石材、胶条、丁基胶、垫片等。


密封胶与接触材料的相容性试验方法,见GB 16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》的“附录A 结构装配系统用附件同密封胶相容性试验方法”。

工程施工前,密封胶粘结性应按GB 16776 附录B检测;加工厂或施工工地密封胶与基材粘结性现场检测,一般采用GB16776附录D.1的方法进行;既有幕墙结构胶的粘结性试验,一般采用JGJ/T 139-2020《玻璃幕墙工程质量检验标准》的附录B。

密封胶污染性主要是针对石材面板,方法见GB/T 23261-2009《石材用建筑密封胶》的“附录A 石材用建筑密封胶与接触材料的污染性试验方法”。

梳理了硅酮胶与丁基胶、三元乙丙胶条等高分子材料、玻璃和型材、镀膜玻璃、石材、金属板之间典型的“相处”问题,为大家使用硅酮胶提供参考。



参考文献:
[1] JGJ 102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》
[2] GB/T 14682-2006《建筑密封材料术语》
[3] ASTM C 717 Standard Terminology of Building Seals and Sealants
[4] GB 16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》
[5] ASTM C 1087 Standard Test Method for Determining Compatibility of Liquid-Applied Sealants with Accessories Used in Structural Glazing Systems
[6] JGJ/T 139-2020《玻璃幕墙工程质量检验标准》
[7] GB/T 23261-2009《石材用建筑密封胶》
[8] 郑胜林.幕墙设计原理与方法[M].北京: 中国建筑工业出版社, 2021
[9] 新安东.硅酮胶变色的原因找到了——胶条与硅酮胶之相容性篇. 新安东公众号.2022-08-26






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