淺談硅酮密封膠

■王 鵬，黃艷華，薛 磊，蘇正濤，劉 嘉，王景鶴

■北京航空材料研究院減振降噪材料及應用技術航空科技重點實驗室，北京 100095

隨著國內有機硅產業的發展壯大，硅酮密封膠行業規模效應日益顯現。硅酮密封膠作為重要的建筑和道路施工密封材料，以其優異的耐氣候老化、卓越的防紫外線及耐高低溫特點，獲得了廣泛的應用。根據硅酮密封膠的結構特點和應用技術特點，這里簡要介紹了硅酮密封膠阻燃性能、固化性能與接縫設計及其在道路施工中的應用情況。

1 硅酮密封膠阻燃性能研究現狀及作用機理

1.1 硅酮密封膠阻燃性能研究現狀

隨著當前密封膠技術的不斷改進，現如今逐步研制出阻燃硅酮密封膠。該密封膠分子量小，可在室溫條件下發生交聯固化，使得廣泛用于建筑行業。該類硅酮密封膠通常情況下成液體狀態，粘度在152-156cSt 之間。在等同條件下，該密封膠分子之間的作用強度可達2-7MPa，使其具有良好的粘接強度。根據組分數量的不同，該類密封膠主要分為單組分和雙組分兩種規格，其中單組分阻燃硅酮密封膠在混合期間要保證良好的通風環境，然后將生膠、填料、交聯助劑以及硫化劑等均勻混合，并將混合后的膠體進行嚴格密封保存，嚴格防止外部環境中的水進入，使其發生縮合反應。使用過程中，只需將密封的膠體向外擠出便可使用，這種單組分規格的密封膠一般適用于建筑墻體以及室內裝潢細縫的修補。另外一種屬于雙組分阻燃硅酮密封膠，該類密封膠多為加成型交聯，通常將交聯劑與基膠分開保存，施工時均勻配合比例使用。這種密封膠固化快，并且加工生產成本較低，一般用于大型工廠內的建筑施工。

1.2 硅酮密封膠阻燃作用機理

阻燃硅酮密封膠的作用方式不但與自身的化學屬性有關，而且也與外圍環境存有密切的聯系。當外界的水分子進入密封膠分子內部，將加快縮合反應的速率。例如:阻燃硅酮密封膠中有一種含醇型結構的密封膠，該密封膠與水分子中的氫氧根發生縮合反應，使其代替原有的甲基。具體化學反應變化如圖1 所示，在初始狀態下，硅酮分子與水分子在等效條件下發生反應，反應過程第一步產生甲醇氣體，同時生成新的衍生物。在第二步反應過程中，發生交聯反應，化合物之間發生脫水縮合反應。在最終反應中，在衍生物之間的相互作用下，最后形成交聯彈性體。阻燃作用機理主要為氣相阻燃，在氣相燃燒中會產生自由基，該自由基能夠抑制燃燒及中斷鏈式反應。

2 硅酮建筑密封膠的固化特點

對于單組分和雙組分硅酮密封膠固化受多種因素的限定，其中包括:固化機理、固化過程、固化設計要求、固化速率以及影響固化速率的限定條件等，其中單組分固化機理為與空氣中的水分子發生固化反應，但固化設計中要求必須有少量的水分子，使其加速脫水縮合反應。其次對膠縫的深度以及寬度都要進行規劃設計，使其達到固化所需的外在條件。固化反應速率與水分子滲入比例有關，另外密封膠的種類對固化反應速率也具有一定的影響，單組密封膠所選用的種類有:脫醋酸型、脫酮肟型以及脫醇型，根據反應速率的大小一般呈現為:脫醋酸型＞脫酮肟型＞脫醇型。影響固化反應速率的條件包括:濕度、溫度以及膠體的種類。雙組分固化機理為兩種膠體的固化交聯反應，固化過程期間反應同時進行，需嚴格控制固化反應速率。而固化反應速率與兩組反應物的濃度有關，并受到施工溫度的影響，調節不同的溫度可控制反應物的反應速率。

圖1 阻燃硅酮密封膠的化學反應式

3 硅酮建筑密封膠的接縫設計

根據硅酮建筑密封膠結構類型以及用途可劃分為結構膠和密封膠，結構膠主要起著承受結構力的作用，一般用于玻璃與鋁合金門窗之間的粘接。結構膠對拉伸強度以及粘結性均有嚴格要求，以防止出現粘接處出現裂痕，影響結構強度。密封膠主要起密封作用，發生可承受形變位移的大小能夠衡量密封膠的優劣，發生形變量的位移越大，密封膠的密封效果越好。

3.1 硅酮結構膠的接縫設計

硅酮結構膠能夠承受一定的應力，所以結構膠的寬度和厚度應滿足設計相關標準。厚度通常采用相對位移計算方式，假設玻璃板面的高度為h，風荷載位移角線值為＆，則產生的相對位移為S=h* ＆，在計算相對位移時，保證鋁合金附框和玻璃下板面之間保持重疊，使其最上端部位位移能夠達到邊界值。根據三角形勾股定理可得，結構膠的粘接厚度D，公式中C 表示接口應變后產生的位移，通過該計算公式可得結構膠的粘接厚度。結構膠內在承受能力與形變位移沒有關聯，在標準設計規范中，通常采用θ 值表示結構膠的承受系數。例如:θ=12%表示該結構膠最大伸長率為12%，但根據目前國內商用硅酮結構膠研制技術水平分析，結構膠伸長率小于25%，所以當承受力超過該等級時，該結構膠不適用。

3.2 硅酮密封膠的接縫設計

4 硅酮密封膠在工程實例中的應用

硅酮密封膠在道路工程施工中具有一定的應用，一般的施工操作流程包括:首先施工人員使用切割機將破損的公路端面切開，然后用鋼絲細毛刷清理槽道內的散碎雜物，保證切口端面的整潔。待清理完畢后，用背襯帶進行填壓，防止在施工操作過程中端面細石的脫落。其次便是向端面深縫處進行硅酮密封膠的灌注，灌注深度約為7cm，膠底不低于地面1cm。施工過程一般選用雙組分模式，將兩種密封膠混合成對應比例后，然后澆注在公路細縫中。在施工過程中一般會出現基材不粘接、固化速度慢、拉斷時間不均勻等現象，所以在施工過程中，一定要按照施工流程進行施工。其次在控制比例方面要按照施工具體要求進行合理配比，這樣才能保證硅酮密封膠密封的嚴謹性。

5 結語

隨著硅酮密封膠在工程領域的大面積應用，對其施工質量的要求也越來越高。在工程施工過程中，當硅酮密封膠規格確定后，針對具體的施工對象，只有嚴格控制密封膠配合比例和滿足施工工藝要求，才能最終保證工程施工質量。

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