裝配式建筑用硅烷改性聚醚密封膠研究進展

薛雪雪 甄帥 王美玉 魏瑩

摘要：裝配式建筑是未來建筑發展的主要方向之一。裝配式建筑預制板接縫之間需要密封膠粘接，密封膠作為外墻板縫第一道防線，其性能直接關系到建筑的防水效果。傳統硅酮密封膠與混凝土存在粘接效果差、涂飾性不好，易造成基材污染，定期維護成本高等缺點。硅烷改性聚醚密封膠彌補了傳統硅酮密封膠易造成基材污染、適涂性差、聚氨酯密封膠耐候性差等不足。從硅烷改性聚醚密封膠相關標準、密封膠現狀、關鍵性能3個方面對其進行了系統分析。

關鍵詞：裝配式建筑；密封膠；標準；現狀；關鍵性能分析

中圖分類號：TQ436+.6???????????? 文獻標志碼：A???????? 文章編號：1001-5922（2023）03-0018-03

Research progress? of silane modified polyether? sealant for prefabricated construction

XUE Xuexue1，ZHEN Shuai2，WANG Meiyu1，WEI Ying1

（1.Carbon Technology Group Co.，Ltd.，Tianjin 300380，China；

2. China Construction Eighth Engineering Division Corp.，Ltd.，Beijing 100000，China）

Abstract：PPrefabricated construction is one of the main directions of future development for architecture. The pre- fabricated construction joints need to be sealed with sealant. As the first line of defense，the performance of sealant is directly related to the waterproof effect of the construction. Traditional silicone sealant and concrete have some disadvantages，such as poor bonding effect，poor finishing，being easy to cause base material pollution and high cost of regular maintenance. Silane modified polyether sealant makes up for the disadvantages of traditional silicone seal- ant，such as being easy to cause substrate pollution，poor coating，poor weather resistance of polyurethane sealant. Systematic research and analysis were carried out from three aspects，which are related standards，status and criti- cal performance of silane modified sealant.

Keywords： prefabricated construction；sealant；standards；status；the analysis of critical performance

裝配式建筑是由大量預制構件現場拼裝而成的建筑，存在大量接縫，易成為水流滲透通道[1]。此外，裝配式建筑一般采用柔性抗震設計，外墻允許在一定范圍內活動，所以密封膠作為外墻板縫防水第一道防線，其性能直接關系到防水效果。市場上密封膠種類繁多，一般分為4種：聚硫密封膠、聚氨酯密封膠、硅酮密封膠、硅烷改性聚醚密封膠（又稱改性硅酮密封膠）。聚氨酯密封膠耐候性差，固化時釋放出二氧化碳，影響密封膠力學性能，長期貯存穩定性差。傳統硅酮密封膠與混凝土的粘接效果差、涂飾性差，易造成基材污染，定期維護成本高。硅烷改性聚醚密封膠是在主鏈為聚醚長鏈，兩端用硅氧烷封端為基礎的聚合物中，加入填料、增塑劑、偶聯劑、催化劑等助劑制備的綜合性能優異的密封膠[1-3]。硅烷改性聚醚密封膠彌補了傳統硅酮密封膠易造成基材污染、適涂性差、聚氨酯密封膠耐候性差等缺點[4]。圍繞硅烷改性聚醚密封膠相關標準、密封膠開發現狀、關鍵性能進行系統性分析研究。

1 硅烷改性聚醚密封膠相關標準

國家和各省市陸續發布了關于裝配式建筑標準、規范及規程，比如 GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術標準》；JGJ 1—2014《裝配式混凝土結構技術規程》和各地地方標準、規范等。國內已經發布的關于密封膠標準很多，GB/T 13477—2017《建筑密封材料試驗方法》、GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封膠》、GB/T 22083—2008《建筑密封膠分級和要求》、GB/T 16776—2016《建筑用硅酮結構密封膠》、GB/T 23261—2009《石材用建筑密封膠》、GB/T 29755—2013《中空玻璃用彈性密封膠》、JC/T 881—2017《混凝土接縫用建筑密封膠》、JC/T 882—2018《幕墻玻璃接縫用密封膠》、JC/T 884—2016《金屬板用建筑密封膠》、JC/T 885—2016《建筑用防霉密封膠》、DB11/T 1447—2017《建筑預制構件接縫防水施工技術規程》、TSHHJ 000018—2018《裝配式建筑外墻用密封膠》、T/CECS 10185—2022《裝配式建筑用密封膠》。以上適用于裝配式建筑用硅烷改性聚醚密封膠的：

GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封膠》適用于建筑接縫和干縮位移接縫用改性硅酮建筑密封膠，改性硅酮建筑密封膠也被稱作硅烷改性聚醚密封膠。JC/T 881—2017《混凝土接縫用建筑密封膠》適用于混凝土接縫用密封膠。DB11/T 1447—2017《建筑預制構件接縫防水施工技術規程》適用于北京市行政區域內預制混凝土構件密封防水工程的施工和質量驗收，規程中也明確規定了密封膠的性能指標。TSHHJ 000018—2018《裝配式建筑外墻用密封膠》適用于裝配式建筑預制混凝土外墻非結構粘接用低模量（LM）密封膠，對于硅酮密封膠僅適用于中性固化硅酮膠。T/CECS 10185—2022《裝配式建筑用密封膠》適用于裝配式混凝土結構、鋼結構、木結構建筑接縫用密封膠，該標準對裝配式建筑用密封膠的性能規定更全面，并于2022年9月1日施行。

由表1可知，下垂度、表干時間、擠出性、彈性恢復率、拉伸模量、定伸粘接性、浸水后定伸粘接性、冷拉-熱壓后粘接性、質量損失率以上4個標準均有，區別在于DB11/T 1447—2017表干時間小于等于8 h，其余標準均小于等于24 h；DB11/T 1447—2017和TSH- HJ 000018—2018對彈性恢復率要求更高，均大于等于80%；各個標準關于質量損失率指標不一，JC/ T 881—2017要求小于等于8%，更容易滿足；TSHHJ 000018—2018要求最嚴格，為小于等于4%。DB11/T 1447—2017和TSHHJ 000018—2018這2個標準均對污染性和耐久性做了相關規定，但其普適性有待進一步研究。

2 硅烷改性聚醚密封膠現狀

硅烷改性聚醚密封膠最早由日本鐘淵化工于20世紀70年代開始研發并工業化生產。幾乎同時，美國聯碳Hale等采用功能性硅烷與—NCO聚氨酯預聚體反應，制備得到不含有游離—NCO基團的硅烷改性聚氨酯；Witco公司和Crompton公司相繼開發出含有獨特官能團的烷氧基硅烷改性聚氨酯[5-6]。以含異氰酸酯基的硅烷偶聯劑、端羥基聚醚為原料制備了硅烷改性聚醚樹脂，該樹脂制備的密封膠黏度23.92 Pa/s，表干時間為25 min，添加乙烯基三甲氧基硅烷后，70℃穩定儲存可至7 d以上[7]。以3-異氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷（IPTS）和聚醚多元醇（PPG）為主要原料，以月桂酸二丁基錫為催化劑，合成端硅烷改性聚氨酯預聚體，與進口同類產品比較，該樹脂黏度低，在18000 mPa·s以下[8]。國內也有很多生產廠家做相關樹脂方面研究，大部分合成產物是歐美體系的SPUR樹脂和STP樹脂。SPUR樹脂是由甲氧基/乙氧基硅烷封端聚氨酯構成[9]，STP樹脂是由含有聚氨酯基團的甲氧基/乙氧基硅烷封端聚醚構成[4]。我國研究開展相對較晚，研究人員大部分集中于對配方中某些組分添加量和添加種類對膠體性能影響的研究，對于樹脂合成研究相對較少。

對市場上的4種硅烷改性聚醚密封膠彈性恢復率進行測試驗證，按照GB/T 13477-A法養護，4種單組分硅烷改性聚醚密封膠的彈性恢復率均不符合 JC/T 881—2017標準；按照GB/T 13477-B法養護，則密封膠彈性恢復率可達到60%以上，符合20LM類產品要求，測試結果為彈性密封膠[10]。

制備了4種密封膠，并對國外西卡、丹那利姆等4個廠家的密封膠進行性能對比，結果表明，彈性恢復率最高為75%，符合JC/T 881—2017標準[11]。開發了一種彈性模量為0.26 MPa，斷裂伸長率為600%，彈性恢復率達到76%的低模量裝配式建筑單組分硅烷改性聚醚密封膠[4]。制備了一種彈性模量為0.29 MPa、彈性恢復率為91%、表干時間適中、觸變性良好和擠出性優良的雙組分硅烷改性聚醚密封膠，符合裝配式建筑密封膠性能要求[12]。制備了一種裝配式建筑用硅烷改性聚醚密封膠，結果表明，當m （S203H）：m（S303H）=60∶40，增塑劑 PPG3000用量為90 g，聚酰胺蠟用量為3 g，催化劑用量為1 g和除水劑用量為2 g時，制得的密封膠性能相對最佳[13]。

3 硅烷改性聚醚密封膠關鍵性能分析

硅烷改性聚醚密封膠作為裝配式建筑外墻拼接縫密封使用的密封膠之一，主要性能包括下垂度、表干時間、擠出性、彈性恢復率、拉伸模量、定伸粘接性、浸水后定伸粘接性、冷拉-熱壓后粘接性、質量損失率等技術指標。

下垂度，要求產品在規定溫度內，密封膠水平接縫或豎向接縫不應流淌、下垂，應保持形狀以及尺寸。表干時間和擠出性，表干快慢和擠出性好壞影響施工效率，表干時間越短，膠體深層固化時間越短，但是表干過快會對膠體表面修整不利[4]。外墻板縫多為位移接縫，會因溫濕度變化、混凝土板收縮、建筑物輕微震蕩等產生伸縮變形和位移移動，所以需要硅烷改性聚醚密封膠具備彈性，能隨著接縫變形而自由伸縮，反復變形后仍可保持原有性能和形狀，從而達到密封防水效果，其性能主要體現在彈性恢復率、拉伸模量、定伸粘接性、浸水后定伸粘接性、冷拉-熱壓后粘接性、質量損失率等[13-14]。

4 結語

（1）裝配式建筑是未來建筑發展的主要方向之一。隨著裝配式建筑和相關配套標準的不斷完善，硅烷改性聚醚密封膠的應用市場將會持續增大；

（2）硅烷改性聚醚密封膠的研究人員需要進一步加大在密封膠關鍵性能的研究，打破國外壟斷技術，開發出適用于國內環境的樹脂體系；

（3）國內就其耐老化性能研究偏少，尚缺乏有針對性的裝配式建筑密封膠耐久性測試方法和評價標準。

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