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【技术专栏】双组分硅酮结构密封胶不同混合比例性能对比

2019/10/31

   

硅酮结构密封胶因其优越的耐高低温性能、卓越的耐候性能、良好的粘结性能已被现代建筑广泛使用。双组分硅酮结构密封胶固化速度快,可以提高生产效率,硅酮结构密封胶是玻璃幕墙中粘结玻璃与型材的关键材料,其性能将直接影响玻璃幕墙的安全与耐久性,而双组分硅酮结构密封胶的性能与其混合比例息息相关。


一般来说,双组分硅酮结构密封胶厂家提供的混合比例是一个范围参考值。主要是基于以下两个方面的考虑:一方面,考虑使用的环境不同和气候条件的变化,从而导致双组分胶固化反应的快慢不同,为达到理想、适度的固化速度,所以混合比例不可能是一成不变的,要有一个适度的范围,以便使产品具有一定的环境适应性;另一方面,在保持胶的性能变化不大的情况下,可适度调整固化速度的快慢,给予用户适度的生产效率调控空间,以便使产品具有一定的用户适应性。

但客户经常会咨询一个问题,双组分硅酮结构密封胶的混合比例在厂家推荐混合比例之外使用,对产品性能有多大影响?

我们选用双组分硅酮结构密封胶推荐的A/B混合质量比为11/1~13/1,为研究不同混合比例硅酮结构密封胶的性能变化,实验将质量混合比例范围拓宽到A/B=8/1~16/1在标准实验室条件下,参考《GB 16776-2005建筑硅酮结构密封胶》测试不同比例下各项参数的变化。

拉断时间及表干时间
拉断时间是指双组分密封胶混合后可以操作的时间,当混合胶体超过拉断时间后,体系呈半固化状态,无法继续施工修整。表干时间是指胶体暴露在固化环境中,用手指触摸表面,黏性消失,不粘手的时间,胶体表干后,无法再进行表面修整。两种测试一般都应当指出固化环境的温度与相对湿度。拉断时间和表干时间随双组分混合比例的不同而变化,反推混合比例是否合理。
硅酮结构密封胶在不同质量比下的拉断时间及表干时间
从图1中可以看出硅酮结构密封胶拉断时间和表干时间随A/B比例的增大而延长。这是因为硅酮结构密封胶A组分主要由基础聚合物和补强填料组成,B组分主要由交联剂、催化剂等组成;随着A组分含量增多,交联剂含量减少,减缓了硅酮结构密封胶的固化速度。由于硅酮结构密封胶拉断时间比表干时间稍短,建议施工可操作时间参照拉断时间。


硬    度
硬度是硅酮结构密封胶的重要技术指标,它表征了硅酮结构密封胶的抗永久变形能力和弹性。本测试研究了不同混合比例硅酮结构密封胶的硬度随着养护时间延长的变化趋势,分别检测了18h7d14d21d的硬度,实验结果如下:
硅酮结构密封胶硬度随混合比例的变化情况
从图2可以看到,随着养护时间的增加,硅酮结构密封胶硬度逐渐上升,到14d时趋于平稳。14d21d的硬度测试结果基本重合,说明硅酮结构密封胶在养护到14d时已基本固化完全,这与GB16776-2005中所要求的双组分硅酮结构密封胶的试件在标准条件下放置14d”的养护条件相吻合。


拉伸粘结性能
拉伸粘结性能主要检测硅酮结构密封胶拉伸粘结强度和23℃时最大拉伸强度时伸长率。硅酮结构密封胶良好的拉伸粘结强度可以将幕墙板片牢牢的粘结在附框上,抵抗风压和板片自重。适宜的弹性伸长率赋予幕墙灵活的平面变形能力,以抵抗风压。
硅酮结构密封胶在不同质量比下的拉伸粘结强度

硅酮结构密封胶在不同质量比下的23℃时最大拉伸强度时伸长率
由图34看出:硅酮结构密封胶不同混合比例的拉伸粘结强度呈现中间高,两边低的变化趋势,B组分过多过少都会使拉伸粘结强度降低。硅酮结构密封胶23℃时最大拉伸强度时伸长率随A/B增加而增大。
双组分硅酮结构密封胶一般交联反应是基础聚合物与交联剂优先反应成预聚体,之后预聚体在催化剂作用下水解缩合形成致密的三维网状交联结构。B组分接触水气时,交联剂自身之间会发生交联形成脆性固体。当B组分过多时(如A/B8/1),固化后的胶体中除了弹性交联,还同样存在大量的脆性交联,容易使胶体本身发硬,拉伸时易断裂,伸长率降低;B组分过少时(如A/B16/1),交联剂与基础聚合物充分反应,而由于基础聚合物过多,胶体交联密度较低,胶体本身较软,伸长率高,强度有所下降。


热  失  重
硅酮结构密封胶在固化时伴随着质量的变化,质量变化情况与硅酮结构密封胶性能密切相关。实验测试了硅酮结构密封胶不同混合比例的热失重,如下图所示:
硅酮结构密封胶不同混合比例热失重
如图5所示,随A/B减小,热失重增大。分析其原因是交联剂小分子在高温下易挥发,随着B组分含量增加,交联剂含量增多,反应放出的小分子越多。各混合比例的热失重均符合在GB 16776-2005中热失重≤10%的要求。
结论:
综合以上拉断时间、硬度和拉伸粘结强度、热失重的实验结果可以得出,在推荐混合比例范围内硅酮结构密封胶的施工性能、力学性能非常优异。超出推荐混合比例后,胶体力学性能有所衰减,虽满足标准要求,但未发挥到最佳性能,安全裕度低,不建议超出推荐混合比例应用。不同产品的推荐混合比例建议咨询硅酮结构密封胶供货厂家。


 

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