中空玻璃用聚硫密封膠與MS膠的性能對比分析

王玉美 佘安字 焦振峰 宮祥怡 白慧 崔洪

摘要：文章依據(jù)GB/T29755-2013《中空玻璃用彈性密封膠》的主要測試項(xiàng)目，對國內(nèi)某知名密封膠企業(yè)生產(chǎn)的中空玻璃用聚硫密封膠和市場上5個(gè)主要的Ms膠的性能進(jìn)行對比分析;通過對比測試數(shù)據(jù)可知，作為中空玻璃的第二道密封膠，聚硫密封膠比MS膠具有優(yōu)勢，能更持久地保證中空玻璃的密封壽命。

關(guān)鍵詞：中空玻璃;聚硫密封膠;Ms膠;密封壽命

中圖分類號：TQ436⁺.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）09-0001-04

中空玻璃自上世紀(jì)八十年代引入我國，以其優(yōu)異的隔熱、隔音、防霜霧等特點(diǎn)在我國建筑、交通、制冷等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，隨著建筑標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高以及被動(dòng)式建筑的推廣應(yīng)用，對中空玻璃密封壽命的要求也逐步提高。然而，中空玻璃為人們提供的密封壽命的性能不應(yīng)當(dāng)僅是一個(gè)短期、靜態(tài)的行為，而應(yīng)是一種長期的和動(dòng)態(tài)的概念。如果中空玻璃密封過早失效，不僅不能保證中空玻璃的有效使用，反而會(huì)造成能源更多的浪費(fèi)，尤其是配置很高的中空玻璃產(chǎn)品;保證中空玻璃的密封壽命，使其長時(shí)間發(fā)揮密封作用，是材料生產(chǎn)商和玻璃生產(chǎn)企業(yè)及廣大使用者所關(guān)心關(guān)注的問題。

GB 50096-2011《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)中要求“建筑物的壽命應(yīng)不少于50年”。門窗幕墻作為建筑的重要組成部分，其使用的中空玻璃的使用壽命已經(jīng)引起業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注，在GB/T11944-2012《中空玻璃》的附錄A中明確提到，中空玻璃的預(yù)期使用壽命至少應(yīng)為15年。但目前國內(nèi)中空玻璃的整體密封使用壽命還較低，一般生產(chǎn)企業(yè)10年的質(zhì)保都不敢承諾，所以，我們離標(biāo)準(zhǔn)要求和建筑使用要求還有較大的差距。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)論證，中空玻璃的壽命與中空玻璃的制作工藝以及中空玻璃所涉及到各種材料的質(zhì)量均有關(guān)系;同時(shí)，可能也會(huì)受安裝狀況、使用環(huán)境的影響等。聚硫密封膠，作為中空玻璃的外道密封膠，因其分子鏈?zhǔn)秋柡偷?，且在主鏈結(jié)構(gòu)中含有S-S鍵的原因，決定了它具有低水氣透過率、低氣體泄漏率以及施工條件寬裕的特點(diǎn)，現(xiàn)已成為高端中空玻璃制品外道密封的首選材料。考慮制備中空玻璃單元在其他條件一致的情況下，中空玻璃的使用壽命僅與外道密封膠的質(zhì)量有關(guān)。文中依據(jù)GB/T 29755-2013《中空玻璃用彈性密封膠》的主要項(xiàng)目對中空玻璃用外道密封膠的性能進(jìn)行測試，并通過對比分析中空玻璃用聚硫密封膠與MS膠老化后力學(xué)性能的衰減率來考察兩類密封膠的穩(wěn)定性，從而預(yù)測中空玻璃的密封壽命，以幫助施工方正確合理的選擇外道密封膠方面提供相關(guān)技術(shù)參考。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要材料

聚硫密封膠1#、2#（分別記為PS-I#、PS-2#），國內(nèi)鄭州某知名密封膠企業(yè)牌號;MS膠1#、2#、3#、4#、5#，市場上主要的MS膠牌號。

1.2儀器與設(shè)備

邵爾A硬度計(jì)，TH200，時(shí)代集團(tuán)公司

萬能拉力試驗(yàn)機(jī)，CMT 4304，深圳三思縱橫科技股份有限公司;

鼓風(fēng)干燥箱，GZY-9030MBE，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;

水蒸氣透過率測試儀，W3/060，濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司。

1.3性能測試

依據(jù)GB/T 29755中規(guī)定的適用期、硬度、彈性恢復(fù)率、定伸粘結(jié)性、拉伸粘結(jié)性、水一紫外線處理后拉伸粘結(jié)性、熱空氣老化后拉伸粘結(jié)性、水蒸氣透過率測試要求進(jìn)行。

1.3.1適用期測試

依據(jù)GB/T 13477進(jìn)行。

1.3.2硬度測試

依據(jù)產(chǎn)品規(guī)定的配比稱量并混合均勻，制備為（6～7）mm的密實(shí)膠樣，按標(biāo)準(zhǔn)GB/T 531.1-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗(yàn)方法第1部分：邵氏硬度計(jì)法（邵爾硬度）》進(jìn)行測試。

1.3.3彈性恢復(fù)率測試

依據(jù)GB/T 13477.17試驗(yàn)，試驗(yàn)伸長率為25%。

1.3.4定伸粘結(jié)性測試

依據(jù)GB/T 13477.10試驗(yàn)，試驗(yàn)伸長率為25%。試件破壞阿娜GB/T 22083第7章重點(diǎn)E類密封膠確定。

1.3.5拉伸粘結(jié)性測試

依據(jù)GB/T 13477.8試驗(yàn)，試驗(yàn)5個(gè)試件，取5個(gè)試件的平均值。

1.3.6水一紫外線處理后拉伸粘結(jié)性測試

依據(jù)GB/T 485規(guī)定，連續(xù)試驗(yàn)（168+2）h，取出在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下放置2h，按GB/T 13477.8試驗(yàn)。

1.3.7熱空氣老化后拉伸粘結(jié)性測試

將試件放人（60+2）℃的烘箱中處理（336+2）h，取出在標(biāo)準(zhǔn)條件下放置2h，按照GB/T 13477.8試驗(yàn)。

1.3.8水蒸氣透過率

采用GB/T 17146測試;試驗(yàn)溫度為（23±0.6）℃，濕度為（90±2）%;將密封膠制成厚度（2.0±0.2）mm的膜片，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下養(yǎng)護(hù)14d，膜片用標(biāo)準(zhǔn)的取樣器裁成圓型試樣，每一組取三個(gè)試樣。按照水蒸氣透過率測試儀（W31060）的使用操作方法進(jìn)行測試，試驗(yàn)結(jié)束后查看試驗(yàn)報(bào)告并記錄試樣數(shù)據(jù)。

2結(jié)果與討論

2.1密封膠的物理性能

所測項(xiàng)目均在溫度（23+2）℃、濕度（50+5）%的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下測試，彈性恢復(fù)率和定伸粘結(jié)性是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下養(yǎng)護(hù)14d后測試，聚硫密封膠與MS膠的物理性能的測試結(jié)果如表1所示。

從表1數(shù)據(jù)可知：①M(fèi)S膠適用期較PS-I#、PS-2#長，且前期固化慢，則需要較長的時(shí)間才能搬動(dòng)，導(dǎo)致施工效率低;②MS膠前期硬度及最終硬度較聚硫密封膠小，導(dǎo)致采用MS膠制備的中空玻璃在環(huán)境溫度變化或受風(fēng)荷載較大時(shí)，抵抗外力破壞的能力比聚硫密封膠弱;③MS膠的彈性恢復(fù)率和定伸粘結(jié)性均不能滿足GB/T29755-2013標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，而聚硫密封膠完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。因MS膠彈性及定伸粘結(jié)性差，可承受的位移變形量較小，中空玻璃經(jīng)高低溫變化后易使密封膠開裂、脫粘、或引起第一道丁基密封膠的脫粘等，直接影響中空玻璃的氣密性，加速縮短中空玻璃的使用壽命。

2.2密封膠的力學(xué)性能

依據(jù)GB/T 29755制備工型試件：基材為厚度為6ram的浮法玻璃，在溫度（23±2）℃、濕度（50±5）%的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下養(yǎng)護(hù)14d后，測試其最大拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率;在高溫60%烘箱中放置336h后和在水紫外條件下放置168h后，分別測試其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率。聚硫密封膠與MS膠的力學(xué)性能的測試結(jié)果如表2所示。

從表2得知：①聚硫膠各項(xiàng)力學(xué)性能均滿足GB/T29755-2013的技術(shù)指標(biāo)要求，而絕大多數(shù)的MS膠類不滿足技術(shù)指標(biāo)要求，雖然MS膠2#全部性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但是其A組分外觀不是細(xì)膩均勻的膏狀物;②MS膠3#耐紫外性極差，強(qiáng)度只有0.07Mpa，老化衰減率達(dá)到86%;MS膠1#、4#、5#標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下拉伸強(qiáng)度偏小，不符合技術(shù)指標(biāo)要求;因MS膠基礎(chǔ)聚合物主鏈為聚氧化丙烯醚，分子鏈為柔性鏈段，支鏈為端硅烷基且為封端官能團(tuán)，交聯(lián)密度相對弱，在經(jīng)過長時(shí)間老化之后，抵抗不了老化引起的分子加速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致密封材料的力學(xué)性能大大衰減。MS膠的力學(xué)性能存在很大不足，同時(shí)與玻璃粘結(jié)效果差;而聚硫密封膠經(jīng)老化后拉伸強(qiáng)度及伸長率均保持良好，且完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

由此可見，MS膠用于中空玻璃外道密封膠時(shí)，在經(jīng)過環(huán)境氣候老化后易造成玻璃脫粘、開裂，導(dǎo)致中空玻璃出現(xiàn)漏水、漏氣等提前失效的現(xiàn)象;而測試的聚硫密封膠性能穩(wěn)定滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，能給中空玻璃提供良好的密封性及耐久性。

2.3水蒸氣透過率數(shù)據(jù)對比

外道密封膠的作用有：①有效地維持中空玻璃的結(jié)構(gòu)支撐;②有效地減緩環(huán)境中水氣進(jìn)人中空腔體內(nèi)部，延長中空玻璃使用壽命，所以中空玻璃用外道密封膠材料的水蒸氣透過率直接影響中空玻璃的使用壽命。若采用兩種水蒸氣透過率不一樣的密封材料作為中空外道密封時(shí)，水蒸氣透過率值越大，制備的中空玻璃壽命越短;反之，越長，具體如表3所示。

從表3可以看出：Ms膠的水蒸氣透過率是聚硫膠的近3～6倍，說明聚硫密封膠有更好的水蒸氣阻隔能力，理論上估計(jì)，采用兩種材料制備相同規(guī)格的中空玻璃時(shí)，聚硫密封膠的有效使用壽命約是Ms膠的3～6倍。

2.4聚硫型中空玻璃在國內(nèi)應(yīng)用工程案例跟蹤

以下是針對國內(nèi)早期采用聚硫密封膠制作的中空玻璃的部分工程案例進(jìn)行長期跟蹤情況，如表5所示。

從表5可以看出，采用聚硫密封膠制作的中空玻璃已在國內(nèi)諸多工程成功應(yīng)用30年左右，且效果良好，事實(shí)證明了采用聚硫類密封膠制備的中空玻璃具有較長的使用壽命。

3結(jié)語

1）大部分MS膠的性能不滿足GB/TB29755-2013《中空玻璃用彈性密封膠》的要求;而測試的聚硫膠完全滿足該標(biāo)準(zhǔn)，聚硫膠的性能明顯優(yōu)于MS膠。

2）Ms膠因其與玻璃的粘合強(qiáng)度低，彈性差、老化后性能差，用于中空玻璃后易造成玻璃脫粘、開裂，導(dǎo)致中空玻璃出現(xiàn)漏水、漏氣等提前失效現(xiàn)象;而聚硫密封膠性能完全滿足GB/T29755-2013《中空玻璃用彈性密封膠》標(biāo)準(zhǔn)，且其水蒸氣透過率值是MS膠的1/6-1/3，說明聚硫密封膠有更好的水蒸氣阻隔能力，理論上估計(jì)，采用兩種材料制備相同規(guī)格的中空玻璃時(shí)，聚硫密封膠的有效使用壽命約是Ms膠的3～6倍。

3）聚硫皎應(yīng)用于中空玻璃時(shí)，比Ms皎更節(jié)能環(huán)保。

在此建議大家選好膠、用好膠，以免造成不必要的損失和麻煩。