邢鳳群 陳繼芳 張燕紅

摘 要：介紹了國內(nèi)建筑幕墻、門窗用密封膠的行業(yè)現(xiàn)狀，對(duì)比分析了市場(chǎng)上常見的3種低質(zhì)密封膠（摻加白油的密封膠、摻加有機(jī)硅裂解料或高沸料的密封膠、低質(zhì)量的硅改性聚醚密封膠）的熱重分析圖譜，以及3種低質(zhì)密封膠的危害及鑒別方法，對(duì)密封膠的選用給出了建議。

關(guān)鍵詞：建筑幕墻;門窗;密封膠;行業(yè)現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TQ436+.6?????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2022）01-0055-06

Present situation and selection suggestion of sealant for building curtain wall doors and windows

XING Fengqun，CHENG Jifang，ZHANG Yanhong

（Zhengzhou Zhongyuan Silande High Technology Co.，Ltd.，Zhengzhou 450007，China）

Abstract：This paper introduced the present situation of sealant industry for domestic building curtain wall，door and window，compared the Thermo Gravimetric Analysis（TGA）spectra of three common low quality sealants on the market，including sealants mixed with white mineral oil，sealants mixed with organic silicon cracking materials or high boiling materials，and low quality silicone modified polyether sealants.The harm and identification methods of these three kinds of low quality sealants were also introduced，and some suggestions on the selection of sealants were given.

Key words：building curtain wall;doors and windows;sealant;present situation of industry

建筑幕墻好似建筑物的臉面，使整體建筑絢爛多姿;門窗好似建筑物的眼睛，使建筑整體富有靈氣。密封膠是一種兼具粘結(jié)和密封等多種功能的高分子密封材料，對(duì)幕墻門窗的氣密性、水密性、抗風(fēng)壓性能等起到非常關(guān)鍵的作用。密封膠為有機(jī)高分子材料，與玻璃、金屬型材等無機(jī)材料相比，是影響建筑質(zhì)量和壽命的關(guān)鍵材料之一。因其采購成本在幕墻門窗中占比較小，以玻璃幕墻為例，密封膠的采購成本約占玻璃幕墻總造價(jià)的2%～4%，在門窗中密封膠的采購成本占比更低、約占千分之幾，故往往不被業(yè)主方重視。但其質(zhì)量直接影響到建筑幕墻門窗的安全和使用壽命。因此，密封膠在建筑幕墻門窗行業(yè)中被俗稱為“小材料”、“大作用”。本文介紹了我國建筑幕墻門窗用密封膠的行業(yè)現(xiàn)狀及市場(chǎng)上較為常見的三種低質(zhì)密封膠的危害及鑒別方法，對(duì)密封膠的選用給出建議。

1 國內(nèi)密封膠的行業(yè)現(xiàn)狀

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)建筑密封膠的生產(chǎn)廠家已超過300家，其中2021年由中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)鋁門窗幕墻分會(huì)抽檢合格的硅酮結(jié)構(gòu)膠的廠家就有107家，而且密封膠的生產(chǎn)廠家還在逐年遞增。隨著密封膠生產(chǎn)企業(yè)的日趨增多，市場(chǎng)競(jìng)爭愈加激烈，部分企業(yè)為了低價(jià)中標(biāo)、獲取短期利益最大化，想盡各種辦法降本增效，在密封膠內(nèi)添加白油、有機(jī)硅裂解料、高沸料等劣質(zhì)原料，造成密封膠提前老化，導(dǎo)致中空玻璃出現(xiàn)流淚、出霧、彩虹、鍍膜玻璃失效甚至玻璃板塊脫落的案例時(shí)有發(fā)生。2017年以來國內(nèi)有機(jī)硅原材料持續(xù)上漲，2021年漲幅最高時(shí)達(dá)2017年的400%，密封膠市場(chǎng)低價(jià)惡性競(jìng)爭現(xiàn)象更加激烈，密封膠中添加廉價(jià)的礦物油、有機(jī)硅裂解料、高沸料等劣質(zhì)原材料的現(xiàn)象更加瘋狂，導(dǎo)致密封膠失效的時(shí)間越來越短、失效的頻率越來越高。圖1～圖6為近年來市場(chǎng)上出現(xiàn)的密封膠提前失效的典型案例。

從圖1～圖6可以看出，密封膠提前失效的案例最短的僅6個(gè)月，長的約18個(gè)月，且提前失效的案例在我國各個(gè)地區(qū)都有發(fā)生。上述提前失效的案例從某一側(cè)面反映了我國密封膠的質(zhì)量現(xiàn)狀，該現(xiàn)狀與我國《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ 102規(guī)范規(guī)定的玻璃幕墻的設(shè)計(jì)使用年限不低于25年、《中空玻璃》GB 11944標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的中空玻璃的使用壽命不低于15年的要求嚴(yán)重相違背，與我國節(jié)能減排、長效節(jié)能的政策嚴(yán)重不符，嚴(yán)重制約了整個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展。這種低價(jià)中標(biāo)、惡性競(jìng)爭的結(jié)果是坑死業(yè)主、餓死同行、累死自己，最終的結(jié)果是毀了整個(gè)行業(yè)，我國的奶粉行業(yè)、塑鋼門窗行業(yè)已有例在先。

2 密封膠提前失效原因及危害

鄭州中原某公司多年來持續(xù)對(duì)國內(nèi)市場(chǎng)密封膠的質(zhì)量情況進(jìn)行了跟蹤，發(fā)現(xiàn)密封膠提前失效的原因主要是采用了廉價(jià)的低質(zhì)密封膠，市場(chǎng)上低質(zhì)密封膠通常有以下幾類。

2.1 添加白油的密封膠（俗稱白油膠）

2.1.1 白油膠的危害

白油膠是指在硅酮密封膠內(nèi)添加白油代替二甲基硅油做增塑劑的密封膠。白油俗稱石蠟油、白色油、礦物油，是由原油經(jīng)常壓和減壓分餾、溶劑抽提和脫蠟、加氫精制而得。主要成分為C16～C31的正異構(gòu)烷烴的混合物，分子鏈以C—C鍵為主，具有揮發(fā)性和可燃性，白油膠與合格硅酮膠的熱重分析圖譜如圖7。

從圖7可以看出，合格硅酮密封膠的起始失重溫度約在250℃左右，失重階段有2個(gè)，第一階段失重溫度區(qū)間為250～620 ℃，失重主要物質(zhì)是硅橡膠、硅油等有機(jī)物;第二階段失重溫度區(qū)間為620 ～ 800 ℃，失重主要物質(zhì)是填料等無機(jī)物。白油膠的起始失重溫度約在110 ℃左右，失重階段有3個(gè)：第一階段失重溫度區(qū)間為110～250 ℃，失重主要物質(zhì)為白油，失重量約10%;第二階段失重溫度區(qū)間為250 ～620 ℃，失重主要物質(zhì)是硅橡膠、硅油等;第三階段失重溫度區(qū)間為620 ～ 800 ℃，失重主要物質(zhì)是填料等無機(jī)物。

從以上分析可以看出：白油膠的耐溫性明顯低于合格的硅酮密封膠。與合格硅酮密封膠相比，白油膠有以下特點(diǎn)：a.生產(chǎn)成本更低;b.光澤度好、擠出速度快;c.耐老化性能差。原因是白油分子量較低、易揮發(fā)，會(huì)隨著使用時(shí)間的推移，白油逐漸從硅酮密封膠中揮發(fā)或滲出，易導(dǎo)致中空玻璃出現(xiàn)流淚、彩虹、鍍膜玻璃失效，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致密封膠脆化、開裂、粘接失效等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響建筑幕墻門窗的安全和使用壽命。

2.1.2 白油膠的鑒別方法

2.1.2.1 丁基密封膠接觸法

丁基密封膠屬熱熔型密封膠，可將丁基膠預(yù)熱后制成薄片狀，將單組分或混合后的雙組分密封膠涂抹在片狀丁基膠上，使兩種密封膠緊密接觸（見圖8），間隔一定時(shí)間從丁基膠表面剝離密封膠;若兩者接觸面出現(xiàn)扯絲現(xiàn)象（見圖9），可判定密封膠內(nèi)含有白油;若兩者接觸面無任何變化，可初步判定密封膠內(nèi)不含有白油。原因是丁基密封膠的主要成分為聚異丁烯，分子鏈以C—C 鍵為主，與白油的分子結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)相似相容原理，白油是丁基密封膠的優(yōu)良溶劑[1]。如果密封膠內(nèi)含有白油，二者接觸后會(huì)出現(xiàn)如圖9所示丁基密封膠扯絲的現(xiàn)象。丁基密封膠表面出現(xiàn)扯絲的時(shí)間與密封膠內(nèi)白油含量多少有關(guān)，如果密封膠內(nèi)白油含量越高，丁基表面出現(xiàn)扯絲的時(shí)間越短;若密封膠內(nèi)白油含量越低，丁基表面出現(xiàn)扯絲的時(shí)間越長。此方法可初步判定密封膠內(nèi)是否含有白油，準(zhǔn)確的方法應(yīng)該用儀器分析法。

2.1.2.2 儀器分析法

儀器分析方法是采用紅外光譜分析和熱重分析聯(lián)合使用的方法，紅外光譜分析可定性的判定密封膠內(nèi)是否含有白油，如圖10所示;熱重分析可定量判定白油含量的多少，如圖11所示。

具體的檢測(cè)方法參照專利ZL 201010200499.2《一種摻白油的硅酮密封膠的鑒定方法》或國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31851—2015《硅酮結(jié)構(gòu)密封膠中烷烴增塑劑檢測(cè)方法》。

2.2 添加有機(jī)硅裂解料或高沸料的密封膠

2.2.1 添加有機(jī)硅裂解料或高沸料的密封膠的危害

有機(jī)硅裂解料（裂解硅橡膠、硅油）是以用廢硅橡膠裂解得到的二甲基環(huán)硅氧烷混合物（DMC）為原料制成的，含有未處理干凈的酸或堿催化劑以及各種小分子物質(zhì)，其揮發(fā)分高，化學(xué)成分復(fù)雜[2]。有機(jī)硅高沸料如高沸硅油等，高沸硅油以甲基氯硅烷混合單體經(jīng)過精餾制得的高沸物為主要原料，再經(jīng)醇解或水解工藝制得的高沸硅油，其主要成分為聚甲基硅氧烷混合物，其結(jié)構(gòu)以Si—O鍵、C—C鍵、Si—Si鍵為主，并帶有部分支鏈，主要適用于消泡劑、防水劑、隔離劑等行業(yè)[3]。添加有機(jī)硅裂解料或高沸料的密封膠與合格硅酮密封膠熱重分析圖譜如圖12所示。

從圖12可以看出，合格硅酮密封膠的起始失重溫度約在250 ℃左右，失重階段有2個(gè)：第一階段失重溫度為250 ～620 ℃，失重主要物質(zhì)是硅橡膠、硅油等有機(jī)物;第二階段失重溫度為620 ～ 800 ℃，失重主要物質(zhì)是填料等無機(jī)物。以一階導(dǎo)數(shù)曲線失重速率是否為0作為判斷失重溫度區(qū)間的依據(jù)，摻有裂解料或高沸料的密封膠約在100℃左右開始明顯失重，在溫度50～300 ℃失重量約4.7%，失重主要物質(zhì)為有機(jī)硅裂解料或高沸料等小分子物質(zhì);在溫度300～620 ℃，失重主要物質(zhì)是硅橡膠、硅油等;在溫度620～800 ℃，失重主要物質(zhì)是填料等無機(jī)物。

從以上分析可得知，摻加有機(jī)硅裂解料或高沸料密封膠的耐溫性明顯低于合格的硅酮密封膠。與合格有機(jī)硅密封膠相比，摻加有機(jī)硅裂解硅料或高沸料的密封膠有以下特點(diǎn)：a.生產(chǎn)成本更低;b.耐老化性能差。原因是裂解硅料或高沸料純度不高，含有未處理干凈的酸或堿催化劑以及各種小分子物質(zhì)，這些雜質(zhì)在紫外或高溫老化的作用下，會(huì)加速密封膠的衰減，使其各項(xiàng)性能快速下降，易導(dǎo)致密封膠提前脆化、老化甚至脫粘，存在嚴(yán)重的安全隱患[2]。

2.2.2 添加有機(jī)硅裂解料或高沸料密封膠的鑒別方法

目前關(guān)于添加有機(jī)硅裂解料或高沸料密封膠的鑒別方法不多，有報(bào)道利用TGA對(duì)含裂解硅油的硅酮密封膠進(jìn)行熱性能分析，再用四氫呋喃、丙酮等溶劑對(duì)含裂解硅油的硅酮密封膠進(jìn)行溶脹試驗(yàn)，把增塑劑泡出，然后對(duì)其進(jìn)行GPC、核磁測(cè)試，利用其譜圖可以分析出硅酮密封膠中是否含有裂解硅油[2]。有機(jī)硅高沸料可參照此方法進(jìn)行。

2.3 低質(zhì)量的硅改性聚醚密封膠

（俗稱MS膠）

2.3.1 低質(zhì)量硅改性聚醚密封膠的危害

硅烷性聚醚密封膠是一種以硅烷封端聚醚聚合物（MS樹脂）為基料，添加填料、增塑劑、助劑制得的密封膠，具有不污染基材、可涂飾等特點(diǎn)，主要用于預(yù)制混凝土裝配式建筑接縫的密封。其分子鏈以C—C鍵、C—O—C鍵為主，與硅酮密封膠主要分子鏈Si—O—Si相比，其耐熱性、耐老化性有較大差距。硅烷改性聚醚密封膠與合格硅酮膠的熱重分析圖譜如圖13所示。

從圖13可以看出，合格硅酮密封膠的起始失重溫度約在250 ℃左右，失重階段有2個(gè)：第一階段失重溫度為250～620 ℃，失重主要物質(zhì)是硅橡膠、硅油等有機(jī)物;第二階段失重溫度為620～ 800 ℃，失重主要物質(zhì)是填料等無機(jī)物。硅烷改性聚醚密封膠的起始失重溫度約在110 ℃左右，失重階段有3個(gè)：第一階段失重溫度為110～310 ℃，失重量約18.9%;第二階段失重溫度為310～550 ℃，失重量約10.6%，前兩個(gè)階段失重的主要物質(zhì)是MS樹脂、增塑劑等有機(jī)物;第三階段失重溫度為550～800 ℃，失重主要物質(zhì)是填料等無機(jī)物。從以上分析可以看出，硅烷改性聚醚密封膠的耐溫性明顯低于合格的硅酮密封膠，且橡膠含量偏低。

近年來隨著有機(jī)硅原材料的大幅上漲，部分企業(yè)為了降低成本，采用極低含量的MS樹脂制成的MS膠用于中空玻璃的密封。因MS膠的耐熱性、耐老化性能遠(yuǎn)不及硅酮膠，隨著時(shí)間的推移，會(huì)造成中空玻璃脫粘，導(dǎo)致中空玻璃漏氣、漏水、中空玻璃外片脫落等現(xiàn)象。MS膠典型失效案例如圖14、圖15所示。圖14是國內(nèi)為市場(chǎng)上質(zhì)量較好的MS膠制作的中空玻璃，經(jīng)大氣曝曬2個(gè)月后脫粘;圖15為某工程開啟扇使用MS膠制作的中空玻璃，使用8個(gè)月后MS膠脆化、硬化，造成多塊中空玻璃外片玻璃脫落。

2.3.2 低質(zhì)量MS膠的鑒別方法

部分硅改性聚醚樹脂中含有活性基團(tuán)，易吸收空氣中的水分交聯(lián)成為彈性體。故可將密封膠的A組分暴露在空氣中，間隔一段時(shí)間觀察A組分的粘度變化，如果粘度增大，該密封膠有可能為MS膠，準(zhǔn)確的方法應(yīng)采用紅外光譜分析、熱重分析等化學(xué)分析方法。

3 密封膠的選用建議

密封膠的質(zhì)量直接影響建筑幕墻門窗的安全和使用壽命。面對(duì)市場(chǎng)上質(zhì)量良莠不齊的密封膠，建議選用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）應(yīng)選用社會(huì)責(zé)任感強(qiáng)、品牌過硬、質(zhì)量穩(wěn)定好的產(chǎn)品;（2）建立適合企業(yè)自身的密封膠進(jìn)廠檢驗(yàn)方法，將劣質(zhì)產(chǎn)品拒之門外;（3）不定期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的密封膠進(jìn)行抽查，送第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)密封膠的質(zhì)量穩(wěn)定性起監(jiān)督作用;（4）同時(shí)，密封膠生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)自律，拒絕使用不合格的原材料，避免不合格產(chǎn)品出廠;（5）希望政府、相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)加強(qiáng)監(jiān)管，對(duì)生產(chǎn)低劣質(zhì)產(chǎn)品的企業(yè)進(jìn)行曝光。

4 結(jié)語

建筑質(zhì)量，百年大計(jì)，密封膠的質(zhì)量直接影響到建筑幕墻門窗的安全和使用壽命，希望建筑幕墻門窗行業(yè)上下游企業(yè)聯(lián)動(dòng)，以國家高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)，從行業(yè)可持續(xù)發(fā)展、企業(yè)長久發(fā)展角度出發(fā)，既要選用高品質(zhì)材料，又要制作高質(zhì)量產(chǎn)品，最終打造高質(zhì)量優(yōu)質(zhì)工程，共同促進(jìn)我國建筑幕墻門窗行業(yè)朝著健康良性的方向發(fā)展。

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