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密封胶之基础知识及实际问题分析解答
第一部分 基础知识
1．建筑密封胶基本概念
建筑密封胶是一种由基础胶料、填料、固化剂及其它助剂组成的膏状的建筑密封材料，打出使用后会固化变成有弹性的橡胶材料，粘接在建筑基材上，起到密封，防水防漏的作用，主要应用于建筑物接缝的填缝密封。作为建筑胶粘剂的一种，它与其它建筑胶粘剂如胶水等在形态和应用上都有显著区别，其它的建筑胶粘剂一般都是流体状的，主要用来粘接、粘贴建筑装饰材料，是没有密封作用的。
建筑密封胶根据所起的作用不同可以分为两类：一类是建筑结构密封胶，另一类是非结构性密封胶。建筑结构密封胶又简称结构胶，是用在幕墙单元件制作时对玻璃等建筑板材起结构性粘接和密封作用，这些板材是完全靠结构胶粘接在框架上的，没有其它的固定连接。因此，结构胶对强度、粘接力都有严格的要求。非结构性密封胶也就是结构胶以外的其它建筑密封胶，这类胶的作用是接缝密封，不起结构粘接作用，因此对强度没有很严格的要求，只要能较好地粘附在基材上起到密封作用就可以了。由于要考虑到基材热胀冷缩对接缝伸缩的影响，密封胶必须有较好的弹性和位移能力。
2．建筑密封胶的分类
建筑密封胶可以按不同的方法进行分类，比如上面讲到的结构密封胶和非结构性密封胶，这就是一种分类方法，这是按照强度要求结合应用场合进行的分类。
更通常用的分类方法是按化学成分进行分类。按照密封胶用的基础胶料的化学成分，可以将密封胶分为聚硫、聚氨酯、有机硅、氯丁橡胶、丁基橡胶、丙烯酸胶等。目前市场上用量较大的是有机硅、聚氨酯、聚硫三类。
建筑密封胶按包装方式分类分为单组份和双组份包装，单组份包装是将组成密封胶的所有原材料混合在一起，密封包装在塑料瓶或软包装铝膜内，使用时用胶枪将产品从包装中打出来就可以了。双组份包装是有A、B两个组份组成的，一般情况下，A组份是基础胶料，B组份是固化剂。填料和其它助剂根据需要加入在A组份和B组份中，使用时要用专门的机械设备（双组份打胶机）将A、B组份按规定的比例混合均匀，A、B组份发生化学反应固化，单独的A组份或单独的B组份都是不能使用的。
密封胶按固化特性可分为化学反应型、溶剂挥发型、热容冷固型等不同分类。硅酮密封胶属于化学反应型。
3．有机硅建筑密封胶再分类
有机硅建筑密封胶是通过化学反应进行缩合脱出挥发性小分子固化的，根据化学反应的不同即脱出小分子不同可以对这类产品再进行分类。市场上目前流通的产品有两类：一类是酸胶，这类产品是酸性，固化时放出的小分子是醋酸，有酸味，对一些金属材料有一定的腐蚀性，对人体也有一定的刺激性和腐蚀性。另一类产品是中性胶，这类产品呈中性，根据固化过程中放出的小分子的不同又分为醇型胶和酮肟胶。醇型胶和固化过程中放出的小分子是甲醇，无腐蚀性和刺激性气味。酮肟胶固化时放出酮肟，比醇型胶的气味要大一些。这两类产品在气味、性质上有所不同。
4．有机硅建筑密封胶的配方、工艺和性能特点简介
有机硅建筑密封胶主要有基胶、填料、交联剂、催化剂及其它助剂组成。基胶是密封胶的基础材料，决定着密封胶的性能。基胶是107室温硫化硅橡胶，化学结构是端羟基聚二甲基硅氧烷，填料是一些无机
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粉末，如白炭黑、碳酸钙、重钙等，填料的作用是提供强度、硬度、流变性能等。交联剂和催化剂是密封胶的固化体系，密封胶就是通过基胶与交联剂和催化剂以及空气中的水份发生反应由液体状态变为弹性体的。
密封胶的生产过程就是将组成密封胶的各种组份混合均匀的过程。通常的生产方法是用捏合机将基料和填料混匀，必要时还有用研磨机研磨，然后用行星机将交联剂、催化剂及其他助剂在真空状态下混合均匀。
与其它品种的密封胶相比，有机硅建筑密封胶弹性好，耐高温性及低温柔顺性都较好，耐气候性、耐臭氧、耐紫外线的性能都比较好，使用寿命长，但有机硅成本相对较高，通常比其他品种的密封胶要贵一点，强度特别是抗撕裂的强度较差，有资料介绍耐水性比聚氨酯密封胶差一些，耐油性不如聚硫密封胶。
5．有机硅建筑密封胶的固化性能
单组份的密封胶密封包装在容器内是稳定的，从容器内打出来暴露在空气中就会固化。这是一个化学反应过程，密封胶本来是膏状物，接触空气之后，密封胶中的基胶、交联剂、催化剂就与空气中的水份发生化学反应，这一化学反应的结果是使这种膏状物逐渐变成一种弹性的固体，这就是密封胶的固化。密封胶打出来之后，由于最先接触到水份的是密封胶的表面，所以首先固化的也是表面。表面固化后，水份再从已经固化的表面渗进去，里面一层再固化，密封胶就是这样由表及里的逐步固化，时间越长就固化得越厚。密封胶打的越厚，也就需要越长时间才能完全固化，比如10mm厚的胶，通常需要一个星期以上才能完全固化。
双组份密封胶是通过A、B组份之间发生化学反应进行的。A、B组份分开密封储存是稳定的，一旦将A、B组份混合，他们就开始反应，所以A、B组份混合后就应立即使用。双组份的固化反应不需要空气中的水份参与，因此它的固化是由内部和表面同时进行的，完全固化时间与胶的厚度无关，因此反应与是否接触空气也无关，只要将A、B组份混合在一起，即使在密闭状态下也会固化。
以下是密封胶固化性能的几个概念：
表干：密封胶打出来时是膏状的，用手指或其他材料接触它的表面时，胶料会粘附在手指或材料上。密封胶打出来以后，表面接触水份开始固化结皮，当表皮形成以后，再用手指或材料去接触起表面时，就不会再有胶料粘附在手指或材料上了。这就称之为表干。
表干时间：密封胶从容器中打出来开始记时，到它表干所需要的时间就是表干时间。
消粘：密封胶表干之后，用手指接触表面，虽然没有胶料粘附在手指上，但还是能感觉到胶表面与手指之间有一定的粘附力，这种现象我们称之为还没有消粘。这是胶表面的固化反应还没有进行完全的表现。随着时间的延长，它还会进一步固化，直到表面形成一层有一定弹性和强度的表皮，用手指接触感觉干爽，没有粘附的感觉，我们称之为消粘。
消粘时间：密封胶从容器中打出来开始记时，到它表面消粘所需要的时间就是消粘时间。
6．影响密封胶固化性能的因素
环境因素对密封胶的固化性能有很明显的影响。首先是温度的影响，温度越高，固化反应速度越快，表现出来的现象是表干、消粘都比较快，如果温度很低，如5℃以下，密封胶固化就会很慢。而如果温度过高，如40℃以上，密封胶会因为表干太快而不便使用。湿度对密封胶的固化性能也有明显的影响，因为密封胶固化反应需要空气中的水份，所以过于干燥的天气如相对湿度低于40℃对密封胶的固化是不利的。但并不是湿度越高越好，因为密封胶固化时要放出挥发性小分子，如果空气湿度太大，小分子就不容易挥发，这样也不利于密封胶固化。实验已经证明，当相对湿度高于80℃时，密封胶消粘和深层固化会受到影
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响，有时经过2-3天，密封胶的表面还有粘性。国家标准规定的密封胶性能的标准条件是温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）℃
7.密封胶的主要性能
除了上面所说的固化性能外，下面一些性能项目也是很重要的：
（1） 外观：密封胶的外观主要取决于填料在基胶中的分散情况。填料是一种固体粉末，在经过捏合机、研磨机、行星机的分散后，它能均匀的分散在基胶中形成细腻的膏状物，有时根据填料本身性质的不同，也不排除存在极少量轻微的细粒或细沙，这都是可接受的正常现象。如果填料分散的不好，就会出现很多很粗的粒子。除了填料的分散外，其它一些因素也会影响产品的外观，如混入颗粒杂质，结皮等。这些情况都会被认为是外观粗。外观的观察方法是将产品从包装中打出来直接观察，或者将产品打1-2g在白纸上，对折白纸压平再打开观察，术语叫“蝶形观察”。发现粗粒时应对粗粒进行判断。
（2） 硬度：硬度是指密封胶完全固化成为橡胶体之后的硬度，属于产品物理机械性能之一。硬度是指材料抵抗企图物质刻划或压入其表面的能力。根据测定硬度方法的不同，硬度的表示方法有布氏硬度、洛氏硬度、邵氏硬度等多种方法。国家规定用邵氏A硬度。标准的硬度值是按照国标方法制作试件用硬度测定仪检测出来的。密封胶的硬度高，表面密封胶刚性强，弹性及柔性不足；硬度小就相反，弹性和柔性好，刚性不足。因此密封胶既不是越硬越好，也不是越软越好，而是根据实际需要有一定的范围要求。
（3） 拉伸强度：拉伸强度也是密封胶完全固化之后的机械性能之一。拉伸强度又称抗张强度，扯断强度，俗称拉力。是指材料受到拉力时抵抗破坏的能力。拉伸强度值也是按国家标准规定的方法检测出来的。密封胶根据其使用的需要是要有一定强度要求的,特别是结构胶,更是在国标中明确规定了强度的最低值,强度太差的密封胶是不能满足使用需要的。但是,如果过分强调密封胶的强度而忽略了弹性也是不可进取的。
（4） 伸长率：伸长率是密封胶完全固化之后的弹性表现，也属于机械性能之一，指材料在拉伸时的总伸长与原长之间比值的百分率。弹性好的密封胶就会有较大的伸长率。作为伸长率的最低要求，密封胶必须满足国家标准中定伸性能的要求。
（5） 拉伸模量和位移能力。拉伸模量和位移能力是上述几个机械性能的综合性能表现。拉伸模量表征的是密封胶拉伸到一定伸长率时产生的强度。因此摸量的表示方法是同时与伸长率一起的，如伸长25%时拉伸摸量是0.46Mpa。位移能力是表示由于基材热胀冷缩导致接缝变位时密封胶所能承受的变位能力。比如我们称密封胶具有±25%的位移能力，就表明使用该产品的胶缝可以承受原来宽度25%的拉伸与压缩，例如原胶缝宽度为12mm，它最大可以压缩到9mm，拉伸到15mm。位移能力可以用拉伸压缩循环或冷拉热压循环的方法检测出来。
（6） 对基材的粘接性。这是密封胶实际使用中很重要的一项性能，密封胶必须对实际使用的基材有良好的粘接性才能使用。检验粘接性的简便方法是将基材用适当的溶剂或洗涤剂清洁干净并干燥后，并将密封胶打在上面，待密封胶固化之后（约3-5天），用手剥离密封胶观察粘接情况。
（7） 挤出性：这是密封胶施工性能的一个项目，用来表示密封胶使用时打出的难易程度，太稠的胶挤出性就差，使用时打胶就很费力。但如果单纯考虑挤出性而将胶做的太稀，就会影响密封胶的触变性。挤出性可以用国家标准规定的方法进行测定。
（8） 触变性：这是密封胶施工性能的另一个项目，触变性是流动性的反义词，是指密封胶只有在施以一定压力下才会改变它的形状，没有外力时则可保持其形状而不会流动。国家标准规定的下垂度的测定就是对密封胶触变性的判断。
8．密封胶性能的简易判断方法
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将密封胶从胶瓶打出成胶条，在打胶及对胶条的观察过程中可以对下列性能进行检测或简易判断。 （1） 挤出性：可以通过打胶时的难易程度初步感觉出胶的挤出性。
（2） 固化性能：胶条打出之后，可以测定表干时间，消粘时间以及完全固化时间，判断出 固化性能是否正常。
（3） 触变性：胶条打出后，水平放置不变形，表面密封胶触变性合格，如果有流淌变形的现象，表明触变性不好。
（4） 硬度：胶条完全固化后（一般约1-2天），用手指按压胶条可以感觉它的硬度，该方法 可以对硬度进行相对比较。
（5） 强度、弹性和伸长率：拉动完全固化后的胶条可以对强度、弹性和伸长率进行相对判断。进行这一实验时必须注意：我们平常是将胶条打在纸上的，从纸上撕下胶条后，往往在胶条上粘了一层纸，如果这样拉动胶条，由于纸是没有弹性的，一拉就会撕裂，同时粘在纸上的胶条也就会撕裂开一个口子，由于硅酮密封胶抗撕裂强度一般都比较低，拉伸产生的应力会集中在撕裂处，很容易从这里拉断胶条，影响观察判断。正确的做法是将胶条打在塑料薄膜上，待胶条完全固化后拉动胶条对性能进行判断。
9．密封胶的相应标准
（1） 国家标准GB16776《建筑用硅酮结构胶》：这是一份强制性的国家标准，规定了结构胶 的基本性能要求，所有在我国生产、销售、使用的结构胶都必须符合该标准的要求。
（2） 国家标准GB/T14683《建筑硅酮密封胶》：结构胶以外的其它耐候胶、密封胶、玻璃胶（特殊用途的除外）目前都执行这一国家标准。
（3） 建材行业标准JC/T883-2001《石材用建筑密封胶》：石材密封胶除了执行GB/T14683之外，同时执行这一标准。
（4） 建材行业标准JC/T885-2001《建筑用防霉密封胶》：防霉密封胶除了执行GB/T14683之外，同时执行这一标准。
（5） 公司需要制定企业标准，一般指标都要高于国家标准。
10．密封胶的储存条件
前面已经讲过，密封胶是通过暴露在空气中接触水份固化的，密封状态下是储存稳定的 。但是，这种稳定也不是绝对的，密封胶在储存过程中，填料中含有的羟基会与交联剂、催化剂发生副反应，这种副反应会逐渐消耗体系中的交联剂、催化剂，使之逐渐失效。表现出来的现象是，随着密封胶储存时间的延长，使用时它的固化性能就会降低，如表干、消粘时间延长甚至不能消粘，强度变差，不能完全固化，胶料变稠变干等。这种变化如果很微弱，胶种的固化性能还能满足用户和标准的要求，我们就认为密封胶还在保质期内，如果这种变化超过了这种限度，使得密封胶的固化性能达不到要求，就表明已经过期了。
由此可见，密封胶的储存期与体系的副反应程度直接相关，副反应的进行除了与体系配方工艺本身有关系之外，副反应速度与储存条件主要是温度有直接关系，储存温度越高，副反应越快，产品的储存期就越短，所以我们对产品的储存条件有明确的规定，要求储存温度不能高于27℃。当然，储存温度也不是越低越好，过低的储存温度（如0℃以下），可能会引起胶浆状态的不良变化。
密封胶储存过程中需要特别注意是另一个因素是密封性。密封胶使用的包装物（塑料瓶、软包装铝膜等）必须密封完好。如果密封不好，密封胶会因为接触空气而固化。
11．密封胶接缝设计
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设计胶缝时首先要考虑胶缝的宽度和深度要合适，胶缝深度应在（6-12）mm之间，太深的胶缝不利于密封胶的深层固化，太浅的胶缝密封性能不好，宽度必须大于或等于深度，不能小于深度，宽深比一般在1：1至2：1之间。设计宽度时应考虑下列因素：（1）幕墙单元面积；（2）材料的热胀冷缩系数；（3）当地的温差情况。由此计算出胶缝因温度变化而可能变化的变位，可能的变位最大值必须在密封胶的位移能力之内。
设计胶缝时还要考虑的因素有：方便施工，施胶后能保持良好通风，有利于密封胶固化，施胶后在密封胶固化之前不会产生位移，不会埋在地下或浸在水里等等。
设计结构胶胶缝还要考虑幕墙自重，风压等因素，计算出结构胶胶缝需要承受的长期负荷和短期最大负荷。按建设部颁布的强制性行业标准JCJ102-96《玻璃幕墙工程技术规范》的规定，长期负荷不超过0.007N/mm2，短期最大负荷不超过0.14 N/mm2。
12．密封胶施工过程中要控制好哪些环节？
首先基材表面的清洁工作要做好，如果基材表面有水份、灰尘、污渍等污染，会严重影响密封胶对基材的粘接性，导致密封胶粘接失败。所以，施工密封胶之前一定要用适当的溶剂或清洗剂对基材表面进行清洗，干燥之后再施工。
施工时胶嘴切成适当大小，以便胶嘴能伸入接缝1/2为宜。注胶要缓慢均匀，使胶浆添满接缝不留空隙，并要保证适当压力使胶浆充分接触基材表面。
施胶时环境温度应在5-40℃之间，相对湿度应在40%-80%之间，过于干燥或过于潮湿的天气，温度太低或太高都不宜施胶，阳光直射的表面或基材表面温度超过50℃也不宜施胶。 施胶后胶浆尚未固化之前不能淋雨，不能承受负荷和位移。
13．关于相容性试验
相容性实验是用来判断密封胶与基材和附件的相容性的检验，实际上包括两部分内容：与基材的粘接性和与附件的相容性。
由于工程实际使用的基材和附件千差万别，不同厂家不同型号的产品在性能、质量上有很大的差别，因此，一种密封胶很难保证与所有基材都有良好的粘接性，与所有的附件都相容。所以，密封胶在使用之前必须先进行相容性实验，以确定所选定密封胶与基材及附件是否适用。
相容性试验是对密封胶、基材和附件进行选材的实验，实验结果只用来说明所选密封胶、基材和附件都是否相容，并不对任何材料的质量是否合格作出判断。
按国家标准规定，结构胶在使用之前必须进行相容性实验，确认相容后方可使用。其它密封胶也是建议在使用之前先进行相容性试验，以免因选材不当造成不必要的损失。
14．硅酮密封胶的耐老化时间是多少？过了耐用年限，是否必须更换胶缝？
硅酮密封胶相比与其它密封胶有一个优点是使用寿命长，耐老化。美国奠基广场穹形建筑建于1970年，现已过去46年，硅酮密封胶缝仍在使用。有资料显示，硅酮密封胶的使用寿命可达50年。
15．各类硅酮密封胶的适用基材限制
（1） 中性胶：醇型胶固化时放出醇，无腐蚀性和刺激性，对绝大部分基材都适用，基本没有基材限制。酮肟型胶固化时放出酮肟，酮肟对大多数基材都是安全的，但对少数基材也有腐蚀性，对铜的腐蚀比较明显，不可用于铜质基材。用于镀膜玻璃和镜面玻璃时，由于对涂层性质不明，必须先进行相容性试验，确认没有腐蚀才能使用。
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密封胶之基础知识及实际问题分析报告解答
