1、幕墻用鋁型材的表面處理對(duì)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠長期粘結(jié)性的影響研究曾兵1，張曉敏1，范琴21.國家化學(xué)建筑材料測(cè)試中心(建工測(cè)試部)，北京 100013；2.道康寧(上海)有限公司，上海 201613摘要：本課題選用了四個(gè)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠企業(yè)的單、雙組分共八個(gè)樣品，以鋁型材和硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的180剝離試驗(yàn)為檢測(cè)項(xiàng)目，以剝離破壞面積和剝離粘結(jié)強(qiáng)度為評(píng)估性能指標(biāo)，分別考察了在55和90熱水下，以三 種類型(氟碳噴涂、陽極氧化和粉末噴涂)的幕墻用鋁型材為基材的四種表面處理方式對(duì)不同單、雙組分硅酮結(jié)構(gòu) 密封膠長期粘結(jié)性的影響。通過上述耐久性試驗(yàn)，研究了不同表面處理的鋁型材對(duì)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠在一定老化 條件下長期粘

2、結(jié)性的影響，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，得出了一些規(guī)律與結(jié)論，以期為建筑幕墻的耐久性、安 全性問題提供一定的技術(shù)依據(jù)。關(guān)鍵詞：硅酮結(jié)構(gòu)密封膠； 鋁型材； 氟碳噴涂； 陽極氧化； 粉末噴涂； 耐久性中圖分類號(hào)：TQ436+.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1004-1672(2008)05-0026-04國外硅酮結(jié)構(gòu)密封膠在70年代已經(jīng)開始應(yīng)用于建筑幕墻領(lǐng)域，在硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的耐久性方面進(jìn) 行了較多的研究，取得了一些成果并應(yīng)用在建筑幕 墻工程中，使建筑幕墻的安全性得到了保障。我 國硅酮結(jié)構(gòu)密封膠在90年代后期才開始應(yīng)用于建筑 幕墻領(lǐng)域，十多年來，我國建筑幕墻行業(yè)發(fā)展十分 迅速。但在鋁型材的表面處理對(duì)建筑鋁

3、幕墻的安全 性、耐久性的影響方面的研究卻較少。硅酮結(jié)構(gòu)密 封膠會(huì)由于熱和水或濕汽的作用而老化，溫度的升 高會(huì)導(dǎo)致水解的加速，其內(nèi)聚性能，如硬度、模量 和拉伸強(qiáng)度的粘結(jié)損失均會(huì)因而大幅加速下降。因此長期的熱、水作用構(gòu)成了用于熱帶氣候密封膠降解的主要因素。為研究鋁幕墻的安全性和耐久性， 我們選用在55和90熱水下考察不同表面處理的 鋁型材對(duì)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠長期粘結(jié)性的影響。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1型材和硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的選擇鋁型材類型為：陽極氧化、氟碳噴涂、粉末噴涂(三種材料均從市場(chǎng)采購)。四種表面處理方式為：氟碳噴涂不涂底漆(以F 表示)、陽極氧化不涂底漆(以O(shè)表示)、粉末噴涂不 涂底漆(以M表示)和粉末

4、噴涂底漆(以Md表示)。表2 55熱水老化后樣品粘結(jié)破壞面積(%)氟碳 噴涂陽數(shù) 氧化粉末 噴涂 不涂 底漆粉末 噴涂 涂底 漆化學(xué)建材2008年 第24卷 第5期27硅酮結(jié)構(gòu)密封膠分別為：a、b、c、d為單組分樣品，A、B、C、D為雙組分樣品。1.2 試樣的制備試樣的制備及試樣的數(shù)量詳單見表1，每組試樣 由5個(gè)小試件構(gòu)成。按照GB/T 13477.182002建筑 密封材料試驗(yàn)方法的規(guī)定進(jìn)行制樣和養(yǎng)護(hù)。度最大。綜合剝離破壞面積和剝離強(qiáng)度兩個(gè)性能的分析，由此得出：隨著老化時(shí)間的延長，1000 h時(shí) 各試樣剝離強(qiáng)度基本上最高，隨著時(shí)間的延長，達(dá) 到2000 h時(shí)，強(qiáng)度普遍下降。1.3人工加速老化

5、實(shí)驗(yàn)條件(1) 55熱水人工加速老化試驗(yàn)：將標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)養(yǎng)護(hù)好的試樣放置于一密閉的裝滿去離子水的容器中，將容器放置于溫度為55箱內(nèi)分別養(yǎng)護(hù)500 h、 1000 h、1500 h和2000 h。(2) 90熱水人工加速老化試驗(yàn)：將標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)養(yǎng) 護(hù)好的試樣放置于一密閉的裝滿去離子水的容器 中，將容器放置于溫度為90箱內(nèi)分別養(yǎng)護(hù)1000 h 和2000 h。1.4 本課題選用的評(píng)估耐久性的性能參數(shù)本課題按照GB/T 13477.182002進(jìn)行試樣的制 備和上機(jī)測(cè)試，對(duì)于型材與硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的180 剝離實(shí)驗(yàn)，當(dāng)剝離破壞面積超過總粘結(jié)面積的20% 時(shí)，即判定粘結(jié)不合格。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室長期的檢測(cè) 經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為

6、剝離強(qiáng)度也是一個(gè)較重要的參數(shù)，更能 定量地考察不同表面處理的鋁型材對(duì)硅酮結(jié)構(gòu)密封 膠長期粘結(jié)性的影響。因此，本課題選用180剝離 破壞面積和剝離粘結(jié)強(qiáng)度來對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng) 估，剝離破壞面積的計(jì)算方法依據(jù)GB 167762005建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠。2結(jié)果與分析2.1 55熱水下不同表面處理的鋁型材對(duì)硅酮結(jié)構(gòu)膠長期粘結(jié)性的影響從表2可知，Md的平均粘結(jié)破壞面積最小，表明 涂底漆后粘結(jié)穩(wěn)定性提高，表面粘結(jié)穩(wěn)定性優(yōu)；對(duì) 于各表面處理的樣品，隨處理時(shí)間延長粘結(jié)破壞面 積增大；F表面與多種膠常溫粘結(jié)欠佳，但熱水處 理1500 h內(nèi)改善；O表面與多種膠常溫粘結(jié)欠佳，但 熱水處理1000 h內(nèi)改善；M表

7、面與多種膠常溫粘結(jié)良 好。55熱水老化后各樣品粘結(jié)破壞強(qiáng)度見圖1圖 8。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，a、d與陽極氧化表面處理的鋁型 材，b與氟碳噴涂表面處理的鋁型材的粘結(jié)性能要 劣于其他三種表面處理的鋁型材。對(duì)于老化后的試 樣，1500 h以前，c的剝離強(qiáng)度最大，但隨著老化時(shí) 間的延長，其剝離強(qiáng)度下降幅度也最大；d的剝離強(qiáng) 度最小，但隨著老化時(shí)間的延長，其剝離強(qiáng)度波動(dòng) 幅度也最小；當(dāng)老化時(shí)間達(dá)到2000 h時(shí)，b的剝離強(qiáng) 幕墻用鋁型材的表面處理對(duì)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠長期粘結(jié)性的影響研究曾兵28其老化機(jī)理可能是因?yàn)楣柰Y(jié)構(gòu)密封膠固化后同時(shí)受水和熱的影響。水有兩方面的作用：其一使硅 酮結(jié)構(gòu)密封膠進(jìn)一步交聯(lián)，分子鏈逐漸加

8、長，分子 間內(nèi)聚力增加，從而使強(qiáng)度增加；其二則使其發(fā)生 水解而降解，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。熱的作用在短時(shí)間內(nèi) 會(huì)加快自由基反應(yīng)的交聯(lián)過程，使強(qiáng)度增加，但長 期的熱作用反而會(huì)促使膠的老化，使強(qiáng)度下降。從 而使得單組分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠在55熱水下，剝離 強(qiáng)度先增加，隨后隨時(shí)間的延長而下降。對(duì)于四種雙組分試樣，標(biāo)態(tài)時(shí)，A、B、D與氟 碳噴涂的鋁型材不涂底漆時(shí)(底漆只用在粉末噴涂 上)粘結(jié)較差，B、D與陽極氧化的鋁型材不涂底漆 時(shí)粘結(jié)較差，D與粉末噴涂的鋁型材涂底漆后粘結(jié) 較差。對(duì)于老化后的試樣，D與氟碳噴涂的鋁型材不涂底漆時(shí)粘結(jié)較差，A、C與陽極氧化和粉末噴涂的鋁型材粘結(jié)較差。對(duì)于與粉末噴涂的鋁型材粘結(jié) 后的

9、雙組分試樣，涂底漆后，A的剝離破壞面積由 100%下降為30%，剝離強(qiáng)度有較大提高，其余試樣 影響較小。對(duì)于隨老化時(shí)間影響較小的雙組分硅酮結(jié)構(gòu)密封 膠，表明在養(yǎng)護(hù)期間，兩種組分可能已基本完全反 應(yīng)，鏈段已充分交聯(lián)，在55熱水下老化時(shí)，水解 和熱作用同時(shí)進(jìn)行，降解和交聯(lián)的競爭大致相當(dāng)， 使得剝離強(qiáng)度變化幅度較小。當(dāng)降解大于交聯(lián)時(shí)， 剝離強(qiáng)度下降。對(duì)于標(biāo)態(tài)時(shí)與型材表面粘結(jié)較差， 經(jīng)熱水老化后反而粘結(jié)性能提高的現(xiàn)象，可能是因 為，不同表面處理的鋁型材因表面處理的方式不一 樣，涂層成分不一樣造成膠與型材界面粘結(jié)不充化學(xué)建材2008年 第24卷 第5期29分，隨著老化的進(jìn)行，短期的熱水作用促進(jìn)了界面各組

10、分的交聯(lián)，從而使得剝離強(qiáng)度提高。2.2 90熱水下不同表面處理的鋁型材對(duì)單、雙組 分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠長期粘結(jié)性的影響與55熱水老化相比較，90熱水老化條件苛刻，大部分結(jié)構(gòu)膠密封膠本體已變軟、變黏。從表3可知，b在90熱水下老化條件下對(duì)多種表面粘結(jié)性 最優(yōu)，其他膠對(duì)M及Md表面均100%粘結(jié)破壞；90 熱水下老化O表面的粘結(jié)穩(wěn)定性最優(yōu)；F次之。 90 熱水老化后各樣品粘結(jié)破壞強(qiáng)度見表4。由表4可知，90熱水老化條件下b對(duì)多種表面處理型材的剝離強(qiáng)度最大，粘結(jié)性最優(yōu)；其余粘結(jié) 穩(wěn)定性均較差。在三種表面處理的型材中，M/Md 表面粘結(jié)后耐90熱水條件下老化最差。所有的雙組分樣品均表現(xiàn)為較低的剝離強(qiáng)度， 其性能大幅下降直至失去使用價(jià)值，因此對(duì)硅酮結(jié) 構(gòu)密封膠的選擇必須慎重。(2) 對(duì)于55單組分樣品，隨著老化時(shí)間的延長，基本上1000 h時(shí)各試樣剝離強(qiáng)度最高；隨后隨 著時(shí)間的延長，達(dá)到2000 h時(shí)，強(qiáng)度普遍下降。雙 組分樣品的強(qiáng)度普遍低于同條件下的單組分樣品， 且熱水對(duì)其的老化影響要小于單組分樣品。(3) 在90高溫下，樣品與氟碳噴涂和陽極氧化 表面處理的鋁型材的粘結(jié)性能要優(yōu)于與粉末噴涂的 鋁型材。粉末噴涂的鋁型材由于涂層在高溫下與型 材的附著力已失效，除b外，其余樣品均表現(xiàn)為完全 界面破壞。收稿日期：2008-06-10 作者簡介：曾兵，單位地址：（10