水紫外輻照試驗和相容性試驗應(yīng)用門窗密封膠老化試驗

隨著生活質(zhì)量的不斷提高，人們對住宅質(zhì)量與性能有了明確要求，建筑門窗的節(jié)能性能、安全性能、隔音降噪、防曬、舒適度、耐用度受到越來越多的重視。消費者在購買建筑門窗產(chǎn)品時不僅要求產(chǎn)品美觀，還越來越關(guān)注性能的優(yōu)異。
密封膠在門窗制造過程中雖然只是輔助材料，所占成本比重很小，但是對門窗的性能起著相當(dāng)重要的作用，特別是在水密、氣密、保溫、隔聲等方面起著至關(guān)重要的作用。
密封膠如果有質(zhì)量問題，將導(dǎo)致漏水、漏氣等問題，會嚴重影響門窗的氣密性能和水密性(詞條“水密性”由行業(yè)大百科提供)能;因此要格外注意密封膠的正確選用，不可馬虎敷衍，以免密封膠起不到應(yīng)用的作用，導(dǎo)致門窗性能達不到預(yù)期要求。
1. 門窗用密封膠的標準介紹
如何正確地選用門窗用密封膠?首先我們要選擇符合標準的產(chǎn)品。筆者在此先對門窗用密封膠常用的幾個標準進行介紹。
1.1 硅酮建筑密封膠
根據(jù)位移能力分為25級、20級，根據(jù)拉伸模量分別對低模和高模進行了區(qū)分。該標準中規(guī)定了鑲裝玻璃和建筑接縫用硅酮密封膠的產(chǎn)品分類、要求、試驗方法和檢驗規(guī)則等。GB/T 14683-2003密封膠級別分級如下：
GB/T 14683-2003適用于室溫固化的單組分硅酮密封膠，符合該標準的產(chǎn)品*適用于門窗的加工制作和安裝。
1.2 混凝土建筑接縫用密封膠
JC/T881-2001制定時間較早，該標準非等效采用ISO11600：1993《建筑結(jié)構(gòu)-密封材料-分類及要求》中F類產(chǎn)品的質(zhì)量要求。因此，JC/T881-2001與ISO11600中F類分級和要求基本一致，根據(jù)位移能力分為25級、20級、12.5級和7.5P級，其中25級、20級根據(jù)拉伸模量分別對低模和高模進行了區(qū)分，12.5級按彈性恢復(fù)率分為彈性(詞條“彈性”由行業(yè)大百科提供)(E)和塑性(P)。
該標準中規(guī)定了混凝土接縫用密封膠的分類、技術(shù)要求、試驗方法和檢驗規(guī)則等，符合該標準且位移能力不低于12.5E級的密封膠產(chǎn)品適用于門窗的安裝。
1.3 JC/T 485-2007建筑窗用彈性密封膠
JC/T 485-2007參考了JIS A 5758：2004《建筑材料》和JIS A 1439：2004《建筑密封材料試驗方法》。將密封膠根據(jù)物理力學(xué)性能(詞條“力學(xué)性能”由行業(yè)大百科提供)要求分為1級、2級、3級，各級別主要力學(xué)性能指標要求見表2。該標準參照的是日本標準，因此與上述兩個標準分級有較大差別，但其分級的依據(jù)主要還是密封膠的位移能力。
該標準規(guī)定了建筑門窗及玻璃鑲嵌用彈性密封膠的產(chǎn)品分類、要求、試驗方法、檢驗規(guī)則等，適用產(chǎn)品類型包括硅酮和除硅酮以外的以合成高分子材料(詞條“高分子材料”由行業(yè)大百科提供)為主要成分的彈性密封膠。該標準只適用門窗接縫密封和玻璃鑲嵌，不適用于建筑幕墻和中空玻璃。
2、密封膠的正確選用
2.1 正確選擇符合標準的產(chǎn)品
在密封膠的選用過程中，除應(yīng)關(guān)注其符合的標準，還應(yīng)關(guān)注其對應(yīng)的位移級別。位移能力是衡量密封膠彈性的關(guān)鍵指標，位移能力越高，密封膠彈性越好。門窗的加工和安裝應(yīng)選用位移能力不低于12.5級的產(chǎn)品，以保證門窗的長久氣密性和水密性。
GB/T 14683有25級、20級兩個位移能力級別，符合該標準的產(chǎn)品品質(zhì)較高。
在門窗安裝使用過程中，普通密封膠與水泥混凝土的粘結(jié)效果通常比與門窗鋁型材或玻璃的粘結(jié)效果會差一些，因此，門窗安裝所用密封膠選用符合JC/T 881的產(chǎn)品更為合適。
JC/T 485由于參考的是日本標準，該標準分級和性能指標與其他接縫用密封膠有很大差別，為了標準體系的統(tǒng)一，該標準將改為與其他接縫密封膠標準類似的分級方法。因此，國內(nèi)采用該標準的產(chǎn)品越來越少;而且該標準中的3級產(chǎn)品位移能力偏低，不適用于要求較高的門窗的加工和安裝。
高位移級別產(chǎn)品承受接縫位移變化的能力更強，筆者建議盡可能選擇高位移級別的產(chǎn)品。
2.2 根據(jù)用途正確選擇密封膠產(chǎn)品
隱框窗、隱框開啟扇需要結(jié)構(gòu)密封膠起到結(jié)構(gòu)粘結(jié)作用，一定要用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠，其粘結(jié)寬度和厚度要符合設(shè)計要求。
在門窗安裝過程中，石材接縫或一邊是石材的接縫用密封膠應(yīng)選用符合GB/T 23261標準的石材密封膠。
防火門窗或?qū)δ突鹜暾杂幸蟮慕ㄖ忾T窗，選用防火密封膠更為合適。
對防霉有特殊要求的應(yīng)用場所，如廚房、衛(wèi)浴以及陰暗潮濕的部位，門窗接縫密封宜選用防霉密封膠。
2.3 不要選擇充油的硅酮密封膠
硅酮密封膠與其他種類的密封膠相比，大的特點是具有優(yōu)異的耐紫外老化和耐氣候老化性能，因而成為建筑幕墻、門窗和中空(詞條“中空”由行業(yè)大百科提供)玻璃用密封膠。但是，并不是所有的硅酮密封膠都具備優(yōu)異的耐老化性能。
目前市面上充斥著大量的充油的門窗膠，美其名曰“流通膠”，該類產(chǎn)品填充了大量的礦物油，耐老化性能差，會導(dǎo)致諸多質(zhì)量問題。
1)充油硅酮密封膠的組成
硅酮密封膠主要由有機硅基礎(chǔ)聚合物、填料和助劑三部分組成，在這三種原材料中，有機硅基礎(chǔ)聚合物價格高，同時在合理的硅酮密封膠配方中含量高，因此其成本常常占整個硅酮膠原材料成本的75%以上?？紤]到性能，質(zhì)量優(yōu)良的硅酮密封膠產(chǎn)品中有機硅基礎(chǔ)聚合物含量可達到50%，甚至更高;但部分生產(chǎn)廠家只考慮到成本而不顧性能，為了降低硅酮密封膠的成本，向密封膠中添加大量的低價填料，摻入礦物油，進而大幅降低有機硅基礎(chǔ)聚合物的含量。摻入了礦物油的硅酮密封膠，在行業(yè)內(nèi)稱為“充油硅酮密封膠”。礦物油屬于飽和烷烴類石油蒸餾分，由于其分子結(jié)構(gòu)與有機硅相差很大，因此其與硅酮密封膠體系相容性差，一段時間后，會從硅酮密封膠中遷移、滲透出來，而且在接觸光和熱時會慢慢氧化(詞條“氧化”由行業(yè)大百科提供)。因此，“充油密封膠”剛開始彈性還可以，使用一段時間后，填充的礦物油從密封膠中遷移、滲透出來，密封膠就會變硬、開裂、甚至出現(xiàn)不粘接的問題。
市面上大部分低價硅酮密封膠填充了礦物油，其有機硅基礎(chǔ)聚合物含量遠低于50%，部分甚至不到20%。
2)硅酮密封膠的組成對耐老化性能影響
合理的硅酮密封膠配方組成是保證其性能的基礎(chǔ)。我們知道硅酮密封膠優(yōu)異的耐老化性能是由于其特殊的以硅-氧-硅鍵為主鏈的分子結(jié)構(gòu)決定的，有機硅基礎(chǔ)聚合物含量直接影響著硅酮密封膠的長期耐老化性能和耐久年限。如果硅酮密封膠摻入了礦物油、廉價填料，有機硅基礎(chǔ)聚合物的含量明顯下降，其耐久性必將會受到嚴重影響!
從表面上看，這些低成本的“充油硅酮密封膠”與不充油的硅酮密封膠無太大區(qū)別。部分產(chǎn)品甚至做得外觀很好，很光亮，固化速度也快，初期固化力學(xué)性能也好。但隨著使用時間的延長，充油硅酮密封膠與不充油的硅酮密封膠差異逐漸顯現(xiàn)。
圖3是充油硅酮密封膠與不充油的硅酮密封膠按照美國標準ASTM C 1184中紫外老化要求分別進行5000h紫外老化試驗的對比，填充15%礦物油的硅酮密封膠，在進行5000小時老化試驗之前，大強度伸長率與不充油的硅酮密封膠幾乎無差異。但老化500小時后，其性能就出現(xiàn)了明顯差異，充油硅酮密封膠彈性急劇下降，膠體變硬，失去彈性;老化3500小時后，粘結(jié)性也出現(xiàn)了問題，出現(xiàn)了嚴重脫膠(詞條“脫膠”由行業(yè)大百科提供)的情況。而不充油的硅酮密封膠經(jīng)過5000小時老化試驗后，性能依然保持不變。
3)充油硅酮密封膠的危害
門窗密封膠主要用于門窗的接縫密封，保證門窗的氣密性、水密性。充油硅酮密封膠應(yīng)用到門窗密封，往往不到一至兩年就出現(xiàn)密封失效，導(dǎo)致門窗出現(xiàn)漏水，能耗上升，嚴重影響到正常使用。
如充油門窗密封膠與中空玻璃有接觸，所充的礦物油還會遷移滲入到中空玻璃，導(dǎo)致中空玻璃的一道密封丁基膠被溶解而出現(xiàn)流油現(xiàn)象。
4)充油硅酮密封膠使用成本分析
圖4是密封膠和劣質(zhì)密封膠長期使用后的成本對比分析。選擇密封膠產(chǎn)品，雖然在初期購買密封膠的價格略高一點，但是可以長期保存其使用性能，不會有質(zhì)量問題。選用低價的劣質(zhì)“充油密封膠”，雖然價格便宜，初期投入成本稍低;但是出了問題以后，后期的維護費用、返工時付出的產(chǎn)品成本、人工成本、品牌損失等等，這些代價可能是密封膠本身價格的幾倍甚至幾十倍;不僅沒有節(jié)省費用，反而給用戶增加了非常多的麻煩。
密封膠在門窗所占成本很低，但對質(zhì)量和使用壽命至關(guān)重要。門窗是一個性能系統(tǒng)的有機組合，對各組成材料質(zhì)量和性能穩(wěn)定性需要有較高的要求，因此，密封膠的質(zhì)量和性能穩(wěn)定性非常重要。“充油硅酮密封膠”在給用戶帶來質(zhì)量問題和安全隱患的同時，也造成門窗品牌信譽和業(yè)主信譽造成嚴重受損，這些損失更是無法進行成本計算的。
5)充油密封膠的鑒別
國家標準GB/T 31851-2015《硅酮結(jié)構(gòu)密封膠中烷烴增塑劑(詞條“增塑劑”由行業(yè)大百科提供)檢測方法》于2015年7月發(fā)布，2016年6月1日已實施。該標準適用于熱重分析、熱失重和紅外光譜分析方法，定量或定性檢測硅酮結(jié)構(gòu)密封膠中的烷烴增塑(詞條“增塑”由行業(yè)大百科提供)劑(礦物油)，也適用于其他硅酮密封膠。
該標準規(guī)定的熱重分析試驗方法可定量判定被測樣品中烷烴增塑劑的含量，但該方法僅適用于雙組分密封膠。紅外光譜試驗分析方法采用傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)，該方法可同時適用于單組分和雙組分密封膠，但只能定性。以上兩種方法都可以快速鑒別密封膠是否充油，但是需要專業(yè)儀器和專業(yè)的分析人員。除此之外，GB/T 31851-2015《硅酮結(jié)構(gòu)密封膠中烷烴增塑劑檢測方法》中還有熱失重法，該方法利用烷烴增塑劑在高溫下易揮發(fā)的特點，采用鼓風(fēng)式干燥箱和分析天平，一般的實驗室可具備條件進行檢測。
GB/T 31851-2015規(guī)定的三種方法雖然都可以鑒別硅酮密封膠是否“充油”，但必須具備實驗室的基本條件。在不具備實驗室條件的施工現(xiàn)場或生產(chǎn)車間如何有效鑒別?筆者在這里給大家介紹一個既簡單又非常有效的鑒別方法-塑料薄膜測試方法。該方法利用的是礦物油與硅酮膠體系的相容性差、容易從硅酮膠體系中遷移、滲透出來的原理。將充油的硅酮密封膠與塑料(詞條“塑料”由行業(yè)大百科提供)薄膜(詞條“薄膜”由行業(yè)大百科提供)充分接觸，礦物油會滲透到塑料薄膜里面，導(dǎo)致塑料薄膜變得不平整。該方法對單組分和雙組分密封膠都適用。實驗過程還發(fā)現(xiàn)：填充的礦物油的量越大，塑料薄膜出現(xiàn)收縮的時間越短、收縮現(xiàn)象越明顯。
該方法所需材料僅為一塊平整的軟質(zhì)塑料薄膜(比如農(nóng)用塑料薄膜、PE膜)。試驗過程中將密封膠樣涂抹在塑料薄膜上，刮平，使其與塑料薄膜有較大的接觸面積，如圖5所示。數(shù)小時后，一般在24小時內(nèi)，密封膠有沒有充油就能予以鑒別。密封膠如有充油，與之接觸的塑料薄膜會收縮起皺(見圖6)，而不充油的密封膠即使放置更長時間，與之接觸的塑料薄膜都不會收縮起皺。
2.4 產(chǎn)品品牌的選擇
密封膠經(jīng)過近十年來的迅速發(fā)展，目前市場生產(chǎn)廠家眾多，競爭激烈，產(chǎn)品良莠不齊。據(jù)行業(yè)內(nèi)反饋，部分門窗產(chǎn)品在設(shè)計使用壽命內(nèi)，有的甚至不到一年，就出現(xiàn)了因密封膠質(zhì)量問題導(dǎo)致的接縫密封失效的現(xiàn)象，表現(xiàn)形式有粘結(jié)失效、膠縫收縮、膠縫開裂粉化、滲油、溶解中空玻璃丁基膠導(dǎo)致中空玻璃失效等現(xiàn)象，給用戶造成重大損失，給密封膠行業(yè)造成了嚴重的負面影響。因此，筆者建議用戶在選擇密封膠時應(yīng)考慮產(chǎn)品品牌，如何選擇產(chǎn)品品牌，建議用戶從以下幾個方面考慮：
1)產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性
*，某一批產(chǎn)品合格不代表每一批產(chǎn)品都合格，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性有時候比其性能突出更加重要。某些廠家產(chǎn)品檢測報告宣稱滿足某標準某級別，實際生產(chǎn)中因其生產(chǎn)過程質(zhì)量波動及其質(zhì)量控制水平等原因，造成產(chǎn)品性能下降而達不到其所宣稱的級別。質(zhì)量穩(wěn)定性的重要性不言而喻，而保障質(zhì)量穩(wěn)定性要靠技術(shù)實力、先進的自動化設(shè)備和管理體系，要靠多年的積累。建議選擇通過ISO 9001/ISO 14001/OHSAS 18001質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康安全一體化管理體系認證的企業(yè)，以及具有全自動連續(xù)化生產(chǎn)線的企業(yè)。很難想象一個缺乏生產(chǎn)經(jīng)驗、沒有技術(shù)團隊、沒有先進生產(chǎn)設(shè)備、沒有完善質(zhì)量管理體系的廠家能生產(chǎn)出沒有波動、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。
2)售后服務(wù)能力和水平
由于所使用材料、設(shè)備、環(huán)境影響和人員操作的熟練程度等原因，有時密封膠產(chǎn)品在使用過程中會遇到一些的問題，如果密封膠生產(chǎn)廠商的服務(wù)及時有效，通常會使問題很快得到解決。如果生產(chǎn)廠商的服務(wù)能力跟不上，服務(wù)不及時，則會對施工工期和施工質(zhì)量造成很大影響。
3)產(chǎn)品價格
對用戶而言，產(chǎn)品價格不是越低越好，用戶需要的是合適的、性價比高的產(chǎn)品;只有將價格與上述因素綜合起來進行考慮，才能選擇到性價比高的產(chǎn)品。密封膠在整個門窗中的成本中所占的比例很低，卻對門窗的質(zhì)量和使用壽命有著很大的影響。劣質(zhì)產(chǎn)品雖然價格便宜，但其粘結(jié)密封性能及耐久性方面下降明顯，會帶來諸多的質(zhì)量問題，給門窗用戶品牌信譽造成的重大損失，往往遠超過密封膠的產(chǎn)品價格。
小編總結(jié)：用戶選擇密封膠時，千萬不要選用充油的硅酮密封膠。選用時，需考慮到實際用途正確選用，選擇符合相應(yīng)標準的密封膠產(chǎn)品。在此前提下，還有必要對密封膠質(zhì)量和性能穩(wěn)定性提出更高的要求，盡可能選擇高位移級別、高品質(zhì)的產(chǎn)品，同時還需關(guān)注產(chǎn)品品牌、質(zhì)量穩(wěn)定性以及售后服務(wù)質(zhì)量。