本文摘自：《建筑幕墻創(chuàng)新與發(fā)展》未經許可不得轉載
1.研究背景
近年來，已建和在建的幕墻工程頻頻發(fā)生火災。像上海公寓大火，重慶居民樓大火，香港旺角嘉禾大廈等高層建筑的重大火災給老百姓的生命財產造成巨大損失，高層幕墻的防火安全越來越受關注。幕墻的防火安全再一次引起我們的重視。在建筑設計領域，多層建筑的每一個樓層是一個防火分區(qū);樓層之間在樓板邊緣應有高度不小于800毫米的不燃燒墻體，防止下一樓層的火焰卷入上一個樓層。同一個樓層面積大于2000平方米時，要用防火墻劃分為若干個面積不大于2000平方米的防火分區(qū)1。這些防火分區(qū)之間的部位要有相應的防火設施。同時在防火設計中應明確建筑物的耐火等級、構件材料的燃燒性能和耐火極限, 合理劃分防火分區(qū),采取適當的防火、防煙措施。防火密封膠做為幕墻防火節(jié)點中的一個重要密封材料，能在火災發(fā)生時有效的抑制煙霧，防止躥火，阻止火災進一步從建筑縫隙部位蔓延。
2.防火膠的性能要求
硅酮密封膠作為室溫硫化硅橡膠的一種，是以端羥基聚二甲基硅氧烷為主要原料制成，具有優(yōu)異的耐老化性和力學性能，且對大部分建筑材料具有良好的粘接性能，其在200-300攝氏度下即可燃燒，從某種角度來講屬于可燃物品，后來各大廠家陸續(xù)推出阻燃密封膠，以解決普通硅酮密封膠燃燒問題，阻燃密封膠應用于需要抑制燃燒的建筑領域。產品需符合GB/T24267-2009 建筑用阻燃密封膠 標準。合格的阻燃密封膠能做到離火自熄，即不再施加火焰情況下密封膠停止燃燒。雖然如此，阻燃密封膠在持續(xù)火焰燃燒下最終仍然會和普通密封膠一樣灰化，失去封堵作用。在當前消防領域越來越強調火災狀況下保持建筑構件完整性的大環(huán)境下顯然不符合要求。
如上圖所示為建筑縫隙火災情況下的三種狀態(tài)，火災發(fā)生時，縫隙依次會竄煙，躥火，火災嚴重時候發(fā)生卷火，造成火災失控，燃燒區(qū)域擴大。防火密封膠是在超高溫度下保持密封膠原有形狀為理念而設計出的具有高溫陶瓷化功能的防火密封膠。其不僅具有阻燃密封膠離火自熄的阻燃能力，而且能在高溫即火災情況下不灰化，不粉化，發(fā)生陶瓷化。繼續(xù)保持密封膠封堵作用，有效保持建筑構件完整性。防止卷煙，躥火。其必須符合國家強制標準GB 23864 防火封堵材料 能在1000攝氏度至少3h保持背火面溫度低于180攝氏度，同時背火膠面需保持完整，不開裂，不竄火。建筑領域采用的防火密封膠最重要的功能是強調火災情況下保持建筑構件完整性的能力。部分防火密封膠基于膨脹阻燃的理念設計出的產品，在高溫下雖然也能滿足需求，但從實際角度出發(fā)來看，在火災情況下密封部位容易開裂破碎，有密封失敗造成氧氣加速進入燃燒區(qū)域的潛在隱患。阻燃密封膠更是不能當做防火密封膠使用。
在國民經濟尤其是建筑幕墻中具有廣泛應用。隨著高層幕墻的發(fā)展，對于密封膠的功能也不僅局限于優(yōu)異的粘接性能和耐老化性能。高層建筑的消防安全一直是各領域重點關注和研究的熱點課題。
3.實驗部分
3.1主要原料及設備（詞條“設備”由行業(yè)大百科提供）
α，ω-端羥基聚二甲基硅氧烷(107膠（詞條“107膠”由行業(yè)大百科提供）)，新安化工;陶瓷粉，集泰化工;γ-氨丙基三乙氧基硅烷，新藍天化工;氣相二氧化硅，德國瓦克;交聯劑;有機錫催化劑。高速攪拌混合機(佛山金銀河);萬能電子拉力機(美特斯)。邵氏A硬度計(標格達)。
3.2制備工藝
將一定量的107膠與陶瓷粉制成的防火膠漿混合后加入交聯劑抽真空攪拌，加氣相二氧化硅調節(jié)流變性，最后加入KH-550和催化劑抽真空混合制成密封膠，密封包裝保存
3.3性能測試
根據GB13477-2002 第5部分表干時間測定中的要求測定單組份密封膠的表干時間。
根據GB13477-2002 第8部分拉伸粘接性測試中的要求制樣，養(yǎng)護，測其常溫下的拉伸粘接強度。
根據GB13477-2002 第9部分浸水后拉伸粘接性測試中的要求制樣，養(yǎng)護，測其浸水后的拉伸粘接強。
根據GB/T 531-2008 硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法第1部分:邵氏硬度計法(邵爾硬度)中要求制樣檢測。
根據 GB/T 24267-2009 建筑用阻燃密封膠中的要求制樣測其阻燃性能
根據GB 528 硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力（詞條“應力”由行業(yè)大百科提供）應變性能的測試中的要求制樣做啞鈴實驗
根據GB 23864-2009 防火封堵材料中要求，測其防火性能和理化性能。
4.結果與討論：
4.1 填料對密封膠性能影響
如圖所示，不同種類的填料對密封膠性能影響程度不同，這主要是受填料本身的粒徑和表面處理技術影響。隨著添加量的增大，密封膠的抗拉強度都會不同程度的下降。粒徑越小的填料由于能被聚硅氧烷分子鏈更緊密包裹，因此在相同添加量的情況下，粒徑更小的陶瓷粉對密封膠的抗拉強度影響更小。
如圖所示，選取形成陶瓷化結構時陶瓷粉的最小添加量，并選取相同添加量的不同填料制成密封膠樣品，其抗拉強度和伸長率陶瓷粉最優(yōu)，并且阻燃級別能達到V-0級。并且在高溫下陶瓷化，氫氧化鋁和硼酸鋅在單獨添加的條件下抗拉強度和阻燃效果不能兼顧，一般復配使用比較合理。但二者都不能使密封膠在高溫下陶瓷化。
4.2 陶瓷化結構研究
本次實驗中，把陶瓷粉添加進硅酮密封膠中，在常溫下，礦石粉料由密封膠緊密包裹，其不影響密封膠的拉伸和粘接性能，在溫度不斷升高過程中，礦石粉料通過吸熱形成致密保護膜隔絕氧氣達到阻燃效果。同時礦石粉料具有成瓷作用的成分與阻燃劑在高溫下協(xié)同作用，使密封膠在高溫作用下燒結形成具有一定強度的陶瓷化結構。
如圖所示，左圖為普通阻燃密封膠在室溫下的掃描電鏡圖，從圖中可以看出填料被聚硅氧烷分子鏈緊密包裹，表面形態(tài)較好。中間圖片為防火密封膠煅燒前掃描電鏡圖，從圖中可以看出，粉體填料被聚硅氧烷聚合物緊密包裹，呈現較好的交聯狀態(tài)。右圖為高溫煅燒后掃描電鏡圖，在高溫下，聚硅氧烷分解擴散，陶瓷粉吸熱發(fā)生相變，形成致密的陶瓷化結構。保證密封膠不粉化，不碎裂。
由于在高溫下形成的陶瓷化結構在尺寸上不能像室溫膠條一樣保持統(tǒng)一的大小�？箟涸囼炦x取三塊不同尺寸陶瓷化膠條在拉力機上進行抗壓試驗。防火膠的陶瓷化結構受升溫曲線，壓力，縫隙寬度等多方面因素影響3。從實驗可知，雖然最大承受力受不規(guī)則結構影響，但陶瓷化后的膠條小段仍然具有良好的承受能力。
4.3 防火密封膠與普通密封膠理化性能對比
表2 防火密封膠阻燃密封膠和普通密封膠性能對比
表2 是防火密封膠與普通硅酮密封膠主要指標對比，從表可知，在外觀，表干時間，擠出性，下垂度等密封膠基礎指標上二者沒有明顯區(qū)別，這主要是由于決定二者理化性能的基礎聚合物相同4，最顯著的差異表現在阻燃性能和防火性能。防火密封膠阻燃性能達到FV-0級要求，最主要的防火性能主要包括兩個方面，一個是耐火完整性，一個是耐火隔熱性，達到A3級別的防火密封膠需要在1000℃3h下同時滿足背火膠面完整和背火膠面表面溫度低于標準要求兩項指標。阻燃密封膠具有離火自熄的能力，阻燃性能達到FV-0級要求不具備防火能力。設計滿足GB 23864-2009標準要求的防火密封膠可以有多種方案，本文中的防火密封膠屬于高溫陶瓷化室溫硫化硅橡膠，具有優(yōu)異的耐火性能。
5.總結
本文介紹了建筑防火（詞條“建筑防火”由行業(yè)大百科提供）的基本知識，對硅酮密封膠填料進行優(yōu)化設計，對比了集泰化工的陶瓷粉和普通阻燃填料對密封膠力學性能的影響，并采用合適比例的陶瓷粉制成一款高溫陶瓷化室溫硫化硅橡膠，并將其作為防火密封膠應用于建筑防火領域，其力學性能符合密封膠基本要求，防火性能符合國家強制標準，實驗證明其在1000攝氏度3h下背火面溫度遠遠低于標準要求，只有40攝氏度，是一款合格的防火密封膠。
參考文獻：
⑴中國建筑標準設計研究院《建筑設計防火規(guī)范》圖示 2015年修改版
⑵黃文潤《液體硅橡膠（詞條“液體硅橡膠”由行業(yè)大百科提供）》
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