中空玻璃用硅酮结构胶标准解读

　 1 概述
　　中空玻璃是一种具有良好的隔热隔音性能、美观适用、可降低建筑物自重的新型建筑节能材料，自美国1865 年发明至今已有百年以上的历史。中空玻璃由两片(或多片)玻璃组成，采用高强度、高气密性的复合粘结剂将玻璃片与内含干燥剂的间隔条周边粘合密封，使玻璃层间形成有干燥气体的空间。为达到玻璃与间隔条的粘合密封效果，形成玻璃层间具有干燥气体的空间，高强度、高气密性的外道或称二道密封胶——中空玻璃结构密封胶的性能和质量非常重要，其功能是将玻璃单元固定在一起，同时限制水分转移到玻璃单元内，阻止气体由玻璃单元内渗出。目前常用的中空玻璃窗用密封胶有3 类产品，即硅酮、聚硫和聚氨酯密封胶，而对于商业建筑用中空玻璃一般首选的是硅酮密封胶。需要特别指出的是，作为隐框幕墙，在JGJ102—2003《玻璃幕墙工程技术规范》和欧洲标准中均明确规定，用于结构装配的中空玻璃二道密封胶必须为硅酮结构密封胶。也正由于硅酮结构密封胶具有与无孔基材表面粘结牢固、耐老化性能优异的特点，随着大量商业建筑幕墙的出现，中空玻璃硅酮结构密封胶也由此得到了大量的运用。目前我国生产中空玻璃硅酮结构密封胶的企业有40 多家，年产量上万t，已经成为全球硅酮结构密封胶生产和使用量最大的国家，中空玻璃用硅酮结构密封胶标准的制定，将有利于中空玻璃密封胶产品和工程质量的控制，进一步保障建筑安全和实现建筑节能。国家标准《中空玻璃用硅酮结构密封胶》是根据国家标准化管理委员会于2007 年下达的第4 批国标制修订计划，由我所负责组织国内外著名的密封胶企业共同进行编制的。该标准已于2009 年7 月发布，并将于2010 年6 月实施，标准号为：GB24266—2009，其中物理力学项目为强制性指标。
　　2 标准制定原则
　　中空玻璃用硅酮结构密封胶主要用于结构装配系统的中空玻璃二道密封，有别于建筑用硅酮结构密封胶。执行GB16776《建筑用硅酮结构密封胶》标准的硅酮结构密封胶，主要是考虑在幕墙结构装配时需要较大的延伸率，能够承受结构的受力变形;而对于中空玻璃用结构密封胶来说，如果也在延伸率上提出同样的要求，将会产生很大的问题。因为作为中空玻璃一道密封的丁基密封胶，在中空玻璃单元拉伸10%时容易产生破坏，若二道密封的硅酮结构密封胶在低强度时延伸率很大，就会造成一道密封的破坏，影响中空玻璃的气密性。对于二道密封为硅酮结构密封胶的中空玻璃单元，其气密性主要由丁基密封胶发挥作用，因此对中空玻璃用硅酮结构密封胶的延伸率要求有别于建筑用硅酮结构密封胶。
　　此外中空玻璃用结构胶长期承受光照作用，需要有更好的耐候性;中空玻璃结构胶需要与一道密封的丁基胶和接缝处的耐候胶接触，相互之间不应产生影响使用效果的反应，如：起雾、发粘、“流泪”、粘结破坏、变色等等。据统计，95%以上的中空玻璃的失效是由于二道密封粘结失效引起的，因此目前的GB16776 标准不完全适用于中空玻璃用硅酮结构密封胶，需要制定适用于中空玻璃的硅酮结构密封胶标准。
　　本标准的试验项目根据中空玻璃结构胶的用途进行了调整，当在涉及结构装配时要求与GB16776相同。本标准主要指标或检测方法非等效采用了国外先进标准ASTM C1369:2002《结构镶装中空玻璃单元用第二道密封胶》，本标准附录A 部分“中空玻璃硅酮结构密封胶与相接触材料的相容性”，参考了prEN 15434：2005《建筑玻璃———结构和/或耐紫外线
　　密封胶(用于结构密封镶装或中空玻璃单元暴露密封)产品标准》。
　　3 标准主要内容介绍
　　本标准由于部分内容与GB 16776 标准有相同之处，因此本文不一一列出，只是将两标准的不同之处作一介绍。
　　3.1 产品的分类
　　本标准中将产品分为单组分型(1) 和双组分型(2)。一般而言，中空玻璃产品大多为工厂化生产，需要连续作业，因此单组分产品应用相对较少，从验证试验的样品来看11 个样品也全部是双组分产品。
　　3.2 物理力学性能
　　3.2.1 适用期
　　适用期是指密封胶的分装组分从混合均匀开始到保持能使用的时间。本标准未对此项目进行规定，由供需双方商定，适应了不同场合的需求。对双组分产品而言，适用期的长短反映了其固化速度的快慢，一般只需通过调配两组分的混合比即可满足要求;而且固定混合比的适用期也不能反映真实的固化速度，因此本标准中并未明确规定其要求。
3.2.2 硬度
　　相对于GB16776 硅酮结构密封胶，中空玻璃硅酮结构密封胶对应的弹性模量应更高一些，从实际的验证试验结果看，硬度的确也高一些，11 个样品中最小值为36，最大值为56，较同生产单位的硅酮结构密封胶要高出2～3 个数量单位。因此在设立硬度指标时，根据弹性模量与硬度间的关系，中空玻璃硅酮结构密封胶产品硬度指标比GB 16776 有所提高。
　　3.2.3 拉伸粘结性能和定伸粘结性能
　　该指标与GB 16776 硅酮结构密封胶的试验内容较为接近。不同之处是对于中空玻璃硅酮结构密封胶来说，对拉伸模量有了进一步要求，即伸长率10%时的拉伸模量须≥0.15 MPa，保证在第一道密封的丁基胶没有破坏时，第二道密封的结构胶就具有较高的强度来抵抗应力变形。由于中空玻璃结构胶在应力作用下不希望产生很大的变形，因此取消了最大强度时伸长率指标;同时为了避免由于取消伸长率指标造成有些产品弹性太差、变形太小引起结构破坏，本标准规定了25%时定伸粘结性，以保证产品具有一定的弹性。
　　3.3 与丁基胶、耐候胶的相容性
　　在组装中空玻璃时，中空玻璃硅酮结构密封胶不可避免地与第一道密封的丁基胶，以及板块间接缝密封的耐候胶相接触。从实际工程反馈的信息来看，由于一些耐候胶掺加了较多的挥发性小分子物质，使中空玻璃产生了“流泪”现象，严重影响了其产品质量和使用寿命，因此在本标准中增加了与相接触材料的相容性要求，有助于限制劣质产品的使用。我们在验证试验中选用了一些低档的耐候胶，看到中空玻璃硅酮结构密封胶与耐候胶、与丁基胶接触后，一些产品的拉伸强度、模量、伸长率都有较大变化;同时中空玻璃硅酮结构密封胶与上述材料接触后，从外观上也能发现丁基胶发粘、耐候胶有小分子物质析出的现象，但并不是每个中空玻璃硅酮结构密封胶与上述材料相接触后都会产生这种现象，这更证明了选用材料时相容性试验的重要性。表1 为23 ℃时中空玻璃硅酮结构密封胶与中空玻璃硅酮结构密封胶、耐候胶、丁基胶接触的拉伸粘结性验证试验数据。

　　4 试验中需要注意的问题
　　在试验项目中，拉伸粘结性能和定伸粘结性能是考验中空玻璃硅酮结构密封胶的主要指标，而在测试中基材的清洁程度又是直接影响这两项指标的关键，由于标准中对粘结破坏面积(拉伸粘结性项目)规定很严格，要求≤5%，稍有一些污迹就可能远超这一指标，因此作为检测人员不能因为自身工作的不到位而错误地进行判定。伸长率10%时的模量项目，由于测试的试件间距本身就不大，对应伸长率10%就更小了，相差1 mm 的位移，模量可能已相差好几倍，因此调整零点非常重要。这两点是我们认为在实际的检测工作中需要加以注意的，供大家参考。
　　5 其他的一些验证试验说明
　　在标准的制定过程中我们还进行了一系列的产品验证试验，如三面粘结拉伸，此试验模拟中空玻璃硅酮结构密封胶在实际使用过程中产生的三面受力情况，即两面玻璃和侧面的铝隔条形成的使中空玻璃硅酮结构密封胶在形变时均受力的情况。另外还有撕裂性能、剪切性能和长期耐老化性能等，这些试验能较真实地反映中空玻璃硅酮结构密封胶在使用过程中产生的受力破坏情况，但由于技术和成本等各方面的因素，最终未被列入标准条文。但是，我们认为这些项目的研究和试验，对今后本标准的进一步修订完善将提供非常有益的帮助。
　　5 结语
　　本标准的制定，将规范中空玻璃硅酮结构密封胶产品的设计、生产和应用，避免前期采用GB16776《建筑用硅酮结构密封胶》标准来替代中空玻璃硅酮结构密封胶标准的不正常现象。本标准的实施，必将促进中空玻璃建筑幕墙的技术进步，也使建筑的安全和节能有了更好的保障。