水紫外輻照試驗和相容性試驗應用門窗密封膠老化試驗

隨著生活質量的不斷提高，人們對住宅質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重要的作用，特別是在水密、氣密、保溫、隔聲等方面起著至關重要的作用。
密封膠如果有質量問題，將導致漏水、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用的作用，導致門窗性能達不到預期要求。
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《建筑結構-密封材料-分類及要求》中F類產(chǎn)品的質量要求。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)物理力學性能(詞條“力學性能”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，除應關注其符合的標準，還應關注其對應的位移級別。位移能力是衡量密封膠彈性的關鍵指標，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效果通常比與門窗鋁型材或玻璃的粘結效果會差一些，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、隱框開啟扇需要結構密封膠起到結構粘結作用，一定要用硅酮結構密封膠，其粘結寬度和厚度要符合設計要求。
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選用符合GB/T 23261標準的石材密封膠。
防火門窗或對耐火完整性有要求的建筑外門窗，選用防火密封膠更為合適。
對防霉有特殊要求的應用場所，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，會導致諸多質量問題。
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。考慮到性能，質量優(yōu)良的硅酮密封膠產(chǎn)品中有機硅基礎聚合物含量可達到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聚合物的含量。摻入了礦物油的硅酮密封膠，在行業(yè)內稱為“充油硅酮密封膠”。礦物油屬于飽和烷烴類石油蒸餾分，由于其分子結構與有機硅相差很大，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。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構決定的，有機硅基礎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。充油硅酮密封膠應用到門窗密封，往往不到一至兩年就出現(xiàn)密封失效，導致門窗出現(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，不會有質量問題。選用低價的劣質“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，但對質量和使用壽命至關重要。門窗是一個性能系統(tǒng)的有機組合，對各組成材料質量和性能穩(wěn)定性需要有較高的要求，因此，密封膠的質量和性能穩(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《硅酮結構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構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《硅酮結構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，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)內反饋，部分門窗產(chǎn)品在設計使用壽命內，有的甚至不到一年，就出現(xiàn)了因密封膠質量問題導致的接縫密封失效的現(xiàn)象，表現(xiàn)形式有粘結失效、膠縫收縮、膠縫開裂粉化、滲油、溶解中空玻璃丁基膠導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)過程質量波動及其質量控制水平等原因，造成產(chǎn)品性能下降而達不到其所宣稱的級別。質量穩(wěn)定性的重要性不言而喻，而保障質量穩(wěn)定性要靠技術實力、先進的自動化設備和管理體系，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、沒有技術團隊、沒有先進生產(chǎn)設備、沒有完善質量管理體系的廠家能生產(chǎn)出沒有波動、質量穩(wěn)定的產(chǎn)品。
2)售后服務能力和水平
由于所使用材料、設備、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)廠商的服務能力跟不上，服務不及時，則會對施工工期和施工質量造成很大影響。
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，卻對門窗的質量和使用壽命有著很大的影響。劣質產(chǎn)品雖然價格便宜，但其粘結密封性能及耐久性方面下降明顯，會帶來諸多的質量問題，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：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，選擇符合相應標準的密封膠產(chǎn)品。在此前提下，還有必要對密封膠質量和性能穩(wěn)定性提出更高的要求，盡可能選擇高位移級別、高品質的產(chǎn)品，同時還需關注產(chǎn)品品牌、質量穩(wěn)定性以及售后服務質量。