中空玻璃用聚硫密封胶与MS胶的性能对比分析

2019-11-08 06:01:33 粘接 2019年9期

王玉美 佘安字 焦振峰 宫祥怡 白慧 崔洪

摘要:文章依据GB/T29755-2013《中空玻璃用弹性密封胶》的主要测试项目,对国内某知名密封胶企业生产的中空玻璃用聚硫密封胶和市场上5个主要的Ms胶的性能进行对比分析;通过对比测试数据可知,作为中空玻璃的第二道密封胶,聚硫密封胶比MS胶具有优势,能更持久地保证中空玻璃的密封寿命。

关键词:中空玻璃;聚硫密封胶;Ms胶;密封寿命

中图分类号:TQ436+.6 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2019)09-0001-04

中空玻璃自上世纪八十年代引入我国,以其优异的隔热、隔音、防霜雾等特点在我国建筑、交通、制冷等行业得到广泛应用。同时,随着建筑标准的逐步提高以及被动式建筑的推广应用,对中空玻璃密封寿命的要求也逐步提高。然而,中空玻璃为人们提供的密封寿命的性能不应当仅是一个短期、静态的行为,而应是一种长期的和动态的概念。如果中空玻璃密封过早失效,不仅不能保证中空玻璃的有效使用,反而会造成能源更多的浪费,尤其是配置很高的中空玻璃产品;保证中空玻璃的密封寿命,使其长时间发挥密封作用,是材料生产商和玻璃生产企业及广大使用者所关心关注的问题。

GB 50096-2011《住宅设计规范》标准中要求“建筑物的寿命应不少于50年”。门窗幕墙作为建筑的重要组成部分,其使用的中空玻璃的使用寿命已经引起业内人士的关注,在GB/T11944-2012《中空玻璃》的附录A中明确提到,中空玻璃的预期使用寿命至少应为15年。但目前国内中空玻璃的整体密封使用寿命还较低,一般生产企业10年的质保都不敢承诺,所以,我们离标准要求和建筑使用要求还有较大的差距。经过大量实验论证,中空玻璃的寿命与中空玻璃的制作工艺以及中空玻璃所涉及到各种材料的质量均有关系;同時,可能也会受安装状况、使用环境的影响等。聚硫密封胶,作为中空玻璃的外道密封胶,因其分子链是饱和的,且在主链结构中含有S-S键的原因,决定了它具有低水气透过率、低气体泄漏率以及施工条件宽裕的特点,现已成为高端中空玻璃制品外道密封的首选材料。考虑制备中空玻璃单元在其他条件一致的情况下,中空玻璃的使用寿命仅与外道密封胶的质量有关。文中依据GB/T 29755-2013《中空玻璃用弹性密封胶》的主要项目对中空玻璃用外道密封胶的性能进行测试,并通过对比分析中空玻璃用聚硫密封胶与MS胶老化后力学性能的衰减率来考察两类密封胶的稳定性,从而预测中空玻璃的密封寿命,以帮助施工方正确合理的选择外道密封胶方面提供相关技术参考。

1实验部分

1.1主要材料

聚硫密封胶1#、2#(分别记为PS-I#、PS-2#),国内郑州某知名密封胶企业牌号;MS胶1#、2#、3#、4#、5#,市场上主要的MS胶牌号。

1.2仪器与设备

邵尔A硬度计,TH200,时代集团公司

万能拉力试验机,CMT 4304,深圳三思纵横科技股份有限公司;

鼓风干燥箱,GZY-9030MBE,上海博讯实业有限公司医疗设备厂;

水蒸气透过率测试仪,W3/060,济南兰光机电技术有限公司。

1.3性能测试

依据GB/T 29755中规定的适用期、硬度、弹性恢复率、定伸粘结性、拉伸粘结性、水一紫外线处理后拉伸粘结性、热空气老化后拉伸粘结性、水蒸气透过率测试要求进行。

1.3.1适用期测试

依据GB/T 13477进行。

1.3.2硬度测试

依据产品规定的配比称量并混合均匀,制备为(6~7)mm的密实胶样,按标准GB/T 531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分:邵氏硬度计法(邵尔硬度)》进行测试。

1.3.3弹性恢复率测试

依据GB/T 13477.17试验,试验伸长率为25%。

1.3.4定伸粘结性测试

依据GB/T 13477.10试验,试验伸长率为25%。试件破坏阿娜GB/T 22083第7章重点E类密封胶确定。

1.3.5拉伸粘结性测试

依据GB/T 13477.8试验,试验5个试件,取5个试件的平均值。

1.3.6水一紫外线处理后拉伸粘结性测试

依据GB/T 485规定,连续试验(168+2)h,取出在标准试验条件下放置2h,按GB/T 13477.8试验。

1.3.7热空气老化后拉伸粘结性测试

将试件放人(60+2)℃的烘箱中处理(336+2)h,取出在标准条件下放置2h,按照GB/T 13477.8试验。

1.3.8水蒸气透过率

采用GB/T 17146测试;试验温度为(23±0.6)℃,湿度为(90±2)%;将密封胶制成厚度(2.0±0.2)mm的膜片,在标准试验条件下养护14d,膜片用标准的取样器裁成圆型试样,每一组取三个试样。按照水蒸气透过率测试仪(W31060)的使用操作方法进行测试,试验结束后查看试验报告并记录试样数据。

2结果与讨论

2.1密封胶的物理性能

所测项目均在温度(23+2)℃、湿度(50+5)%的标准试验条件下测试,弹性恢复率和定伸粘结性是在标准试验条件下养护14d后测试,聚硫密封胶与MS胶的物理性能的测试结果如表1所示。

从表1数据可知:①MS胶适用期较PS-I#、PS-2#长,且前期固化慢,则需要较长的时间才能搬动,导致施工效率低;②MS胶前期硬度及最终硬度较聚硫密封胶小,导致采用MS胶制备的中空玻璃在环境温度变化或受风荷载较大时,抵抗外力破坏的能力比聚硫密封胶弱;③MS胶的弹性恢复率和定伸粘结性均不能满足GB/T29755-2013标准的技术要求,而聚硫密封胶完全满足标准要求。因MS胶弹性及定伸粘结性差,可承受的位移变形量较小,中空玻璃经高低温变化后易使密封胶开裂、脱粘、或引起第一道丁基密封胶的脱粘等,直接影响中空玻璃的气密性,加速缩短中空玻璃的使用寿命。

2.2密封胶的力学性能

依据GB/T 29755制备工型试件:基材为厚度为6ram的浮法玻璃,在温度(23±2)℃、湿度(50±5)%的标准试验条件下养护14d后,测试其最大拉伸强度和断裂伸长率;在高温60%烘箱中放置336h后和在水紫外条件下放置168h后,分别测试其拉伸强度和断裂伸长率。聚硫密封胶与MS胶的力学性能的测试结果如表2所示。

从表2得知:①聚硫胶各项力学性能均满足GB/T29755-2013的技术指标要求,而绝大多数的MS胶类不满足技术指标要求,虽然MS胶2#全部性能满足标准要求,但是其A组分外观不是细腻均匀的膏状物;②MS胶3#耐紫外性极差,强度只有0.07Mpa,老化衰减率达到86%;MS胶1#、4#、5#标准试验条件下拉伸强度偏小,不符合技术指标要求;因MS胶基础聚合物主链为聚氧化丙烯醚,分子链为柔性链段,支链为端硅烷基且为封端官能团,交联密度相对弱,在经过长时间老化之后,抵抗不了老化引起的分子加速运动,导致密封材料的力学性能大大衰减。MS胶的力学性能存在很大不足,同时与玻璃粘结效果差;而聚硫密封胶经老化后拉伸强度及伸长率均保持良好,且完全满足标准要求。

由此可见,MS胶用于中空玻璃外道密封胶时,在经过环境气候老化后易造成玻璃脱粘、开裂,导致中空玻璃出现漏水、漏气等提前失效的现象;而测试的聚硫密封胶性能稳定满足标准要求,能给中空玻璃提供良好的密封性及耐久性。

2.3水蒸气透过率数据对比

外道密封胶的作用有:①有效地维持中空玻璃的结构支撑;②有效地减缓环境中水气进人中空腔体内部,延长中空玻璃使用寿命,所以中空玻璃用外道密封胶材料的水蒸气透过率直接影响中空玻璃的使用寿命。若采用两种水蒸气透过率不一样的密封材料作为中空外道密封时,水蒸气透过率值越大,制备的中空玻璃寿命越短;反之,越长,具体如表3所示。

从表3可以看出:Ms胶的水蒸气透过率是聚硫胶的近3~6倍,说明聚硫密封胶有更好的水蒸气阻隔能力,理论上估计,采用两种材料制备相同规格的中空玻璃时,聚硫密封胶的有效使用寿命约是Ms胶的3~6倍。

2.4聚硫型中空玻璃在国内应用工程案例跟踪

以下是針对国内早期采用聚硫密封胶制作的中空玻璃的部分工程案例进行长期跟踪情况,如表5所示。

从表5可以看出,采用聚硫密封胶制作的中空玻璃已在国内诸多工程成功应用30年左右,且效果良好,事实证明了采用聚硫类密封胶制备的中空玻璃具有较长的使用寿命。

3结语

1)大部分MS胶的性能不满足GB/TB29755-2013《中空玻璃用弹性密封胶》的要求;而测试的聚硫胶完全满足该标准,聚硫胶的性能明显优于MS胶。

2)Ms胶因其与玻璃的粘合强度低,弹性差、老化后性能差,用于中空玻璃后易造成玻璃脱粘、开裂,导致中空玻璃出现漏水、漏气等提前失效现象;而聚硫密封胶性能完全满足GB/T29755-2013《中空玻璃用弹性密封胶》标准,且其水蒸气透过率值是MS胶的1/6-1/3,说明聚硫密封胶有更好的水蒸气阻隔能力,理论上估计,采用两种材料制备相同规格的中空玻璃时,聚硫密封胶的有效使用寿命约是Ms胶的3~6倍。

3)聚硫皎应用于中空玻璃时,比Ms皎更节能环保。

在此建议大家选好胶、用好胶,以免造成不必要的损失和麻烦。