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硅酮密封膠因具有優(yōu)異的耐高低溫性能，卓越的耐氣候老化（詞條“老化”由行業(yè)大百科提供）性能及良好的粘結(jié)性能，已經(jīng)在建筑防水密封領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是在建筑幕墻上應(yīng)用時(shí)，經(jīng)常碰到硅酮密封膠顏色發(fā)生變化的問題。硅寶科技應(yīng)用技術(shù)工程師針對(duì)兩個(gè)實(shí)際工程中硅酮密封膠的顏色變化進(jìn)行深入分析，總結(jié)了導(dǎo)致硅酮密封膠變色的原因。
1. 引言
眾所周知，建筑的設(shè)計(jì)使用年限一般都在50年以上，要求使用的材料也必須具有較長(zhǎng)的使用壽命。由于硅酮密封膠具有優(yōu)異的耐氣候老化性和耐高低溫性能，廣泛的粘結(jié)性，良好的物理機(jī)械性能，在各類幕墻、門窗的粘結(jié)密封中已經(jīng)有幾十年的使用歷史，為新型建筑的能耗降低和密封防水做出了突出的貢獻(xiàn)。硅酮密封膠在使用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)粘結(jié)失效、開裂、變色等問題。粘結(jié)失效和硅酮密封膠開裂會(huì)導(dǎo)致建筑的防水密封失效，已經(jīng)受到大家的重視，所以在項(xiàng)目開始前，施工方均會(huì)對(duì)相應(yīng)的粘結(jié)基材進(jìn)行粘結(jié)性測(cè)試，同時(shí)施工流程也越來越規(guī)范。但硅酮密封膠的變色問題仍是目前比較棘手的事情，變色包括硅酮密封膠與膠條不相容變色，硅酮密封膠與異物接觸變色和環(huán)境因素致硅酮密封膠變色等。
2. 硅酮密封膠與膠條不相容
在建筑幕墻行業(yè)中，當(dāng)粘結(jié)密封材料之間或者粘結(jié)密封材料與基材相互接觸時(shí)，相互不產(chǎn)生有害的物理、化學(xué)反應(yīng)的性能定義為相容。目前在建筑上使用最多的膠條是三元乙丙(EPDM)膠條，但多年的實(shí)際案例表明，大部分的EPDM膠條均與硅酮密封膠不相容。不相容現(xiàn)象具體表現(xiàn)為淺色硅酮耐候密封膠發(fā)生變色，甚至是硅酮密封膠與基材粘結(jié)失效，嚴(yán)重破壞了幕墻的美觀度及防水密封安全性。對(duì)這種變色現(xiàn)象，不能簡(jiǎn)單理解為硅酮密封膠或膠條存在質(zhì)量問題，而是這兩種材料不相容造成的。
案例1：某大廈主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用半隱框中空玻璃幕墻，主體高度為101.3m，面積約為10000m2。該大廈豎向接縫采用灰色硅酮密封膠，橫向接縫采用黑色硅酮密封膠進(jìn)行防水密封。該大廈于2014年3月開始外墻硅酮密封膠施工，在2014年6月灰色硅酮密封膠表面出現(xiàn)了黃變，而黑色硅酮密封膠表面顏色無明顯變化(見圖1)。
圖1硅酮密封膠的變色現(xiàn)象
經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)的割膠檢查，硅寶科技應(yīng)用技術(shù)工程師發(fā)現(xiàn)硅酮密封膠下面隱埋著EPDM膠條，初步判定灰色硅酮密封膠局部黃變是由于密封膠和EPDM膠條不相容導(dǎo)致的，灰色膠顏色淺，感官變化明顯，而黑色膠顏色深，感官不明顯。隨后現(xiàn)場(chǎng)割取了EPDM膠條樣品帶回檢驗(yàn)中心(隸屬于硅寶科技“國家企業(yè)技術(shù)中心”)進(jìn)行相容性測(cè)試驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
圖2 硅酮密封膠與EPDM膠條的相容性測(cè)試：(a)空白對(duì)比;(b)EPDM膠條測(cè)試
從圖2中可以看出，通過紫外箱加速老化48h后，與EPDM膠條接觸的硅酮密封膠表面就明顯出現(xiàn)顏色變化，進(jìn)一步說明該工程采用的EPDM膠條與硅酮密封膠不相容。在實(shí)際工程應(yīng)用中，必須避免該種EPDM膠條與硅酮密封膠直接接觸。
為了解決工程中硅酮密封膠變色的問題，硅寶應(yīng)用技術(shù)工程師在應(yīng)用實(shí)驗(yàn)中嘗試采用以下方式進(jìn)行修復(fù)：硅酮密封膠表面清洗、清除變色層硅酮密封膠。
2.1 硅酮密封膠表面清洗方案
圖3不同溶劑的清洗效果
對(duì)現(xiàn)場(chǎng)取回的已經(jīng)變色的硅酮密封膠，選用不同溶劑對(duì)其表面進(jìn)行清洗，結(jié)果如圖3。從圖3中可以看出，大多數(shù)溶劑均無明顯效果，只有使用無水乙醇和70%乙醇擦洗時(shí)表面能使密封膠表面顏色變淺，但不能徹底消除黃變(見表1)。在進(jìn)行清洗時(shí)必須多次擦拭才有效果，這種操作在項(xiàng)目上執(zhí)行起來非常困難。說明對(duì)已經(jīng)變色的硅酮耐候膠采用清洗方法處理是不可行的。
表1不同清洗溶劑的清洗效果
2.2割掉變色層硅酮密封膠方案
硅寶應(yīng)用技術(shù)工程師將從現(xiàn)場(chǎng)取回來的已經(jīng)變色的硅酮密封膠從中間剖開，發(fā)現(xiàn)剖面仍然保持硅酮密封膠的本色。為了驗(yàn)證割掉變色層硅酮密封膠方法的實(shí)際效果，采用紫外箱加速老化處理未變色密封膠層，處理結(jié)果如圖4。
圖4 割掉變色層硅酮密封膠的紫外加速老化對(duì)比：(a)剛切割開的硅酮密封膠;(b)紫外線照射2天
從圖4可以看出，紫外線照射的膠體剖面48h就能觀察到明顯的黃變現(xiàn)象。說明EPDM中的一些增塑劑、脫模劑等小分子物質(zhì)已經(jīng)完全滲透進(jìn)入硅酮密封膠內(nèi)部，經(jīng)紫外照射后膠體顏色發(fā)生黃變。因此即使將現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生黃變的硅酮密封膠表面割掉，經(jīng)過一段時(shí)間的陽光照射后，新的膠體表面仍然會(huì)發(fā)生黃變現(xiàn)象。
上面兩個(gè)驗(yàn)證試驗(yàn)表明，對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)變色的硅酮密封膠，采用清洗或者割掉變色層硅酮密封膠均無法從根本上解決變色問題。該玻璃幕墻工程密封膠已經(jīng)施工完成，如果要從根本上解決硅酮密封膠的變色問題，只能割掉全部硅酮密封膠，選擇相容的膠條替換原有EPDM膠條，再進(jìn)行打膠。這種后期的彌補(bǔ)措施會(huì)大大的延長(zhǎng)工期，并造成材料和人工的浪費(fèi)，需要的費(fèi)用也是新建項(xiàng)目的三倍以上。
3. 硅酮密封膠與異物接觸
除了硅酮密封膠與膠條不相容引起變色的原因之外，一些偶然的因素也會(huì)導(dǎo)致硅酮密封膠發(fā)生顏色變化。
案例2：某大廈主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用點(diǎn)支式中空玻璃（詞條“中空玻璃”由行業(yè)大百科提供）幕墻，幕墻板片單元間采用酸性硅酮密封膠進(jìn)行密封。硅酮密封膠施工時(shí)間為2013年7月，2013年9月出現(xiàn)硅酮密封膠黃變現(xiàn)象(圖5)。
圖5硅酮密封膠出現(xiàn)黃變現(xiàn)象(a)全景圖;(b)局部圖
硅寶應(yīng)用技術(shù)工程師到項(xiàng)目所在地實(shí)地勘察，對(duì)變色部位進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)所有的十字接縫位置都有明顯的黃變現(xiàn)象，并向四邊擴(kuò)散;非十字接縫位置，有若干點(diǎn)出現(xiàn)變黃，且都處于靠近邊角位置(圖6)。
圖6硅酮密封膠在固定邊角部位出現(xiàn)黃變
在該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)應(yīng)用中，接縫用的硅酮密封膠只會(huì)與中空玻璃接觸，不存在需要接觸的必要附件，也就不需要進(jìn)行相容性測(cè)試。硅寶應(yīng)用技術(shù)工程師通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目上在安裝點(diǎn)支玻璃板片時(shí)，會(huì)在十字接縫和邊角部位卡入橡膠墊進(jìn)行定位。對(duì)變色部位進(jìn)行割膠檢查，均在硅酮密封膠下面發(fā)現(xiàn)了橡膠墊（詞條“膠墊”由行業(yè)大百科提供）的殘留物(圖7)，說明打膠施工前，未將橡膠墊清除干凈(部分甚至未拆除橡膠墊)，橡膠墊殘余與硅酮密封膠直接接觸，發(fā)生污染導(dǎo)致變色。
圖7未拆除干凈的橡膠墊導(dǎo)致硅酮密封膠變色
針對(duì)該幕墻工程的情況，需要徹底清除變黃的透明膠膠縫和可能與硅膠接觸的橡膠墊殘余，然后再重新打膠密封。該案例說明在實(shí)際施工中，未與硅酮密封膠進(jìn)行相容性測(cè)試的可能接觸物，在進(jìn)行打膠之前都必須清除干凈，防止出現(xiàn)意外導(dǎo)致硅酮密封膠變色。
4. 解決方案
4.1 硅酮密封膠與膠條不相容的解決方案
防止項(xiàng)目上出現(xiàn)硅酮密封膠與膠條不相容的最佳方案是，在工程開始施工硅酮密封膠前，按照GB 16776-2005《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》附錄A進(jìn)行硅酮密封膠與接觸材料的相容性測(cè)試，避免幕墻實(shí)際施工中不相容的情況發(fā)生。在GB 16776-2005《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》中指出：相容性試驗(yàn)顏色的改變是一項(xiàng)可用來確定材料相容性的關(guān)鍵指標(biāo)，實(shí)踐表明試驗(yàn)中那些會(huì)使顏色變化的附件，在實(shí)際工程中也同樣會(huì)發(fā)生。
硅寶科技企業(yè)技術(shù)中心占地3000m2(行業(yè)之最)，是行業(yè)唯一國家企業(yè)技術(shù)中心，也是行業(yè)內(nèi)第一家國家實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室、擁有國內(nèi)外先進(jìn)的一流科研檢測(cè)設(shè)備60余臺(tái)，下設(shè)七個(gè)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室：耐老化、環(huán)境模擬、相容性、力學(xué)、恒溫恒濕、紅外電性能、外觀及施工性能。實(shí)驗(yàn)室根據(jù)收到的項(xiàng)目相關(guān)材料，會(huì)與硅酮密封膠接觸的附件在施膠之前進(jìn)行相容性測(cè)試，杜絕出現(xiàn)硅酮密封膠與膠條不相容的問題。
前面已經(jīng)提到大部分的EPDM膠條與硅酮密封膠不相容，在項(xiàng)目上使用均需要提前進(jìn)行相容性測(cè)試。針對(duì)該問題，硅寶國家企業(yè)技術(shù)中心研發(fā)出硅橡膠密封條(圖8)替代EPDM膠條。與EPDM膠條相比，硅橡膠密封條具有下列優(yōu)勢(shì)：顏色多樣、使用年限長(zhǎng)達(dá)50年以上、彈性更好、熱老化后回彈高等優(yōu)點(diǎn)。硅寶硅橡膠密封條與硅酮密封膠屬于硅酮系列高分子產(chǎn)品，兩者具有非常好的相容性，不會(huì)發(fā)生EPDM導(dǎo)致的硅酮密封膠變色的問題，也不需要提前進(jìn)行相容性測(cè)試;且該產(chǎn)品已經(jīng)在南通碧桂園、中渝國際都會(huì)、洛陽中央廣場(chǎng)、和信中心等多個(gè)項(xiàng)目上成功使用。
圖8 硅寶硅橡膠密封條
4.2 硅酮密封膠與異物接觸不相容的解決方案
硅酮密封膠后期性能的保證和現(xiàn)場(chǎng)施工工藝流程密切相關(guān)，不規(guī)范的工藝流程容易導(dǎo)致密封膠在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)各種問題。硅寶科技始終把“對(duì)客戶負(fù)責(zé)”的理念放在首位，致力于為客戶提供有效的整體解決方案。技術(shù)人員的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)、技術(shù)交流、施膠培訓(xùn)、以及必要的現(xiàn)場(chǎng)抽檢都能夠協(xié)作客戶發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題。硅酮密封膠的具體施工工藝流程請(qǐng)參考《硅寶建筑用硅酮密封膠應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)》。
