有机硅密封胶解读

八十年代初，随着我国经济的发展，建筑业日新月异，传统的建筑结构变为框架结构、铝合金门窗、轻质墙体预制件、各种幕墙。以幕墙为外墙的建筑形式对接缝提出了很高的要求，各种高档建筑密封胶应运而生。经过近二十年的发展，国内有机硅建筑密封胶从进口、自行研究开发、试生产到规模生产一步步发展起来，目前已能生产多种用途的产品，并逐步扩大了在国内市场的份额。1分类及特点按包装形式，有机硅密封胶有单组分和双组分之分。单组分有机硅密封胶使用方便，性能稳定，适用于户外及现场施工、室内装潢及各种场合的修补；双组分有机硅密封胶制造方便、价格低、贮存时间长、固化快，但必须配备专用注胶机，适合工厂内施工。按硫化情况，有机硅密封胶又可分为醋酸型、酮肟型、醇型、酰胺型、羟胺型、酮型。醋酸型有机硅密封胶只有单组分形式，由于制造简单、价格便宜、固化快，用量最大，但不适合水泥制品；酮肟型有机硅密封胶也只有单组分形式，由于无腐蚀，应用范围广泛；醇型有机硅密封胶有单组分和双组分两种，由于单组分存在贮存稳定性问题，双组分应用较多；酰胺型和羟胺型有机硅密封胶为低模量、高延伸性产品(伸长率在800%以上，产品有单组分和双组分形式；酮型有机硅密封胶价格高，主要用于汽车、电子工业上。2国外有机硅密封胶在国内的推广2.1国外发展近况60年代初，有机硅建筑密封胶在国外就已应用于商业建筑，由于具有优异的耐高低温、耐紫外线及臭氧老化性能，应用至今30多年仍未出现老化和粘接性降级的现象；而其它有机密封材料使用寿命只有510年；因此，有机硅密封胶发展迅速。1992年美国有机硅密封胶的产值为3.25亿美元，占密封胶总产值的22.8%；且每年以2%6%的速度增长。日本有机硅密封胶发展虽晚，但发展较快，尤其是改性有机硅密封胶自1978年投产以来，增长很快，成为日本用量最大的密封胶，近几年仍保持10%20%的年增长率(见表1。表1日本密封胶市场年份 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 改性有机硅 15.17 18.31 21.52 24.22 29.05 32.81 37.63 有机硅 18.49 19.81 21.02 21.31 23.31 23.99 25.16 其中：单组分 16.92 18.11 19.09 19.35 21.47 22.55 23.49 双组分 1.57 1.70 1.93 1.96 1.84 1.44 1.67 聚硫 12.12 12.94 12.23 11.60 10.46 10.21 9.91 聚氨酯 27.91 27.93 27.83 28.02 29.79 29.93 30.46 丙烯酸 17.10 15.60 14.18 12.43 11.68 11.99 2.2在国内的推广应用80年代以前，由于我国有机硅密封胶工业化生产发展缓慢，国内建筑上使用的有机硅密封胶长期依赖进口。主要品种是醋酸型、醇型、酮肟型，其中进口量最大的是醋酸型(玻璃胶，一般进口大桶料(200 kg/桶在国内进行分装、销售。九十年代初国内高层建筑盛行玻璃幕墙，又从国外大量进口昂贵的有机硅结构密封胶和耐候密封胶，它们一般以塑料筒或软包装形式直接从国外进口，使用双组分胶还需进口专用注胶机。由于中国的市场潜力大，国外大公司纷纷将有机硅建筑密封胶推向中国市场(见表2。其中以Dow Corning，GE，Rh ne Poulenc公司为主。表2中国市场常见的进口有机硅建筑密封胶产品公司主要牌号Dow Corning玻璃胶，DC 793，DC 795，DC 995(单DC 982，DC 983(双GE玻璃胶，SSG 4000SCS 2000(单SSG4400(双Tremco玻璃胶，spectrem 2,silicone N(单Proglaze 2 (双Rh one Poulenc玻璃胶，Rhodorsil 3B,5C,8S,Vec 70Hls玻璃胶(单HenkelIG 21(双信越KE 45(单东芝Tosseal 381，83(单九十年代初，国内企业开始从国外引进技术和设备生产有机硅建筑密封胶，如上海防水材料公司、山东化工厂。并建立了合资或独资企业，如与台湾合资的北京丹灵公司生产醋酸型和酮肟型密封胶；Rh ne Poulenc与星火化工厂合资生产Rhodorsil 68(酸性和88(中性有机硅密封胶；Dow Corning在上海建立独资厂生产、销售各种有机硅建筑密封胶。国外有机硅建筑密封胶曾经垄断中国市场十几年，一方面满足了国内高层建筑、玻璃幕墙等新型建筑形式的密封要求，加快了城市建设步伐；另一方面也刺激和加速了国内有机硅密封胶的研究和生产。3国内发展情况3.1研究开发情况有机硅建筑密封胶被国家列入“七五”和“八五”科技攻关项目，并取得丰硕成果。研究的对象是醋酸型、酮肟型和醇型密封胶，研究的重点是单组分。主要研究成果有：成都有机硅研究中心开发的GM 617醋酸型和GM 622、GM 631醇型密封胶1；无锡市建材所开发的WJM10醋酸型和YD 863、YD 865酮肟型密封胶2，3；郑州市中原应用技术研究所开发的单组分MF 881、双组分MF 899和MF 889醇型密封胶4等等。由于联合国援建的成都有机硅研究中心引进的西方有机硅密封胶生产设备的示范作用，许多研究、生产单位对原有的设备进行了研究、改进；目前，国内不少厂家已能独立生产有机硅密封胶用的关键设备，如捏合机、双螺杆挤出机、行星搅拌机等。同时还解决了包装用塑料筒的制造、密封及印刷技术。3.2生产情况国内有机硅建筑密封胶的生产最初主要是科研单位的中试生产和一些企业的试生产，生产能力一般为100500 t/a；但技术不完善、质量不稳定、规模小、品种单一。出现的主要问题有：流淌、不固化、结皮、结块和颗粒，施工时开裂等。近年来，随着技术水平的提高和市场需求的扩大，有机硅建筑密封胶生产迅猛发展，许多企业投资建厂或扩大生产，生产能力一般为10005000 t/a，目前，生产能力超过1000 t/a的企业已不止10家；国内总生产能力已超过30 kt/a，形成了江浙、广东两大有机硅建筑密封胶生产基地。有机硅建筑密封胶的生产正向规模化、系列化、集约化方向发展。目前，国内生产设备大都是以双轴或三轴行星搅拌机为主机，灌装机、真空泵、干燥器等为辅助设备。其优点是：生产工艺简单、操作方便，可随时调整配方、更换产品品种和颜色。其缺点是：物料转移时暴露在空气中，在湿热天气生产或生产固化快的产品时容易产生结皮；物料转移时损耗较大；每批质量有差别。而国外规模生产采用双螺杆挤出机连续生产，产量可达100 kg/h5。3.3标准3.3.1有机硅建筑密封胶最初评价有机硅密封胶的性能是依据进口产品的说明书，国内产品的性能测试也参照国外标准；由于采用的标准不同，数据缺乏可比性。因此，1993年颁布了国家标准GB/T 1468393硅酮建筑密封胶。该标准的制订为我国有机硅建筑密封胶提供了统一的性能测试依据，其中拉伸压缩循环性能是表征建筑密封胶耐久性的主要指标；在GB/T 1347792建筑密封材料试验方法中，将耐久性等级分为9030、8020、7020、7010、7005，有机硅建筑密封胶必须达到最高的二个等级。3.3.2建筑用有机硅结构密封胶有机硅结构密封胶的高模量使其能耐风压等极端外力的作用，高延伸性使其能经受温差、风力、地震引起的长期位移作用，其优异的粘接性能在大气及紫外线的长期作用下不降级，主要用于玻璃幕墙的结构性装配。以前结构胶全部从国外进口，技术数据由国外提供，兼容性试验也要送到国外做；由于对结构胶缺乏管理，假冒结构胶时有出现，使玻璃幕墙一度成为有争议的建筑形式，被喻为空中“定时炸弹”。为此，1997年颁布了强制性国家标准GB 167761997建筑用硅酮结构密封胶，并规定了兼容性试验方法。为了加强有机硅结构密封胶的管理，国家颁布了建筑用硅酮结构胶生产认定管理办法，成立了硅酮生产认定领导小组，指定专门的产品质量检验机构，使国内有机硅密封胶的生产逐步正规化。3.4存在问题3.4.1原料价格偏高，质量不稳定基本原料D4、DMC大部分依赖进口，价格偏高，用价格较低的水解料和回收料生产的产品性能较差；交联剂生产企业分散、规模小，质量不稳定；国产白炭黑质量也不稳定，大部分需要进口。3.4.2产品性能有待提高酸性胶对铝合金、陶瓷等基材的粘接性差；用于伸缩缝的中性胶能通过9030耐久性等级的极少，大部分只能达到8020级。在实际生产中，配方过多地考虑成本因素，部分产品实际性能控制得很低，如强度低、延伸性差，耐久性还达不到8020级；应用过程中易被异物划伤，使用寿命短。有的企业将一种配方生产的产品当成“万能胶”用于各种场合。这些因素使国产有机硅密封胶进入价格低、质量差的恶性循环。3.4.3产品包装不规范国产有机硅密封胶产品常常份量不足。包装塑料筒的容积一般为300 mL，有的产品却只有280 mL、250 mL、甚至不到200 mL；塑料筒的质量一般为5060 g，有的却有80 g、甚至超过100 g。造成产品价格混乱，塑料资源浪费和环境污染。推广使用大桶装和软包装是发展方向。4应用玻璃幕墙是有机硅密封胶的典型应用场合。将玻璃或中空玻璃与铝框架用有机硅结构胶粘接密封作外墙饰材(SSG装配，伸缩缝则用有机硅耐候密封胶作防水密封。由于安全及光污染原因，许多地方已限制使用玻璃幕墙，如上海从1998年6月起在内环线以内禁止建玻璃幕墙，内、外环线之间玻璃幕墙的面积不超过40%。取而代之的是天然石材及铝塑板幕墙。铝塑板由于自重轻、隔离性好，已成为高层建筑的主要外墙饰材。这两类幕墙的施工中不使用有机硅结构胶，但伸缩缝仍使用有机硅耐候胶。有机硅密封胶还可用于铝合金门窗和塑钢门窗的周边密封，玻璃安装及移动槽的拼缝、铆钉及固定螺丝的密封；厨房、浴室、洗手间的卫生洁具及台面、墙体、家俱之间接缝的防水密封；水族馆、天棚、金属顶盖、橱窗、柜台、护墙板、彩钢板及各种混凝土接缝的粘接密封。5发展趋势5.1有机硅密封胶生产的发展今后我国建筑密封胶的发展重点是有机硅和聚氨酯密封胶，而聚氨酯密封胶发展较慢，有机硅密封胶将是我国建筑密封胶的主导产品。预计到2000年有机硅密封胶的产量将超过20 kt/a，占密封胶总量的45%，具有广阔的发展前景。5.2改性有机硅密封胶的开发有机硅密封胶价格高，仅适用于高档装饰场合。近年来，改性有机硅密封胶在国外成为研究的热点，发展潜力很大。日本已工业化生产并成功地在建筑业推广，是日本目前产量最大的建筑密封胶；欧美国家也相继投产并已用于工业领域。目前，国内这方面的研究很少6。改性有机硅密封胶由于价格便宜，并兼具有机硅和聚氨酯的优点，用途广泛，更适合我国的国情。用硅烷封端的聚醚作基料(如Kaneka的MSP配制改性有机硅密封胶国外已工业化生产；用硅烷封端的聚氨酯作基料(如Witco的SPUR也被广泛研究。5.3功能性有机硅密封胶的开发有机硅密封胶用于厨房、浴室、洗手间等长期阴暗湿热的环境，容易引起微生物生长而发霉，既不美观，也不卫生；开发、生产卫生级防霉有机硅密封胶具有实用意义。普通的有机硅密封胶含有不反应的有机硅类增塑剂，用于天然石材接缝时，过量的增塑剂会析出、扩散并吸附灰尘引起永久性表面污染，因此防污型有机硅密封胶有待研究开发。5.4专用底涂的研究开发受粘接性的限制，有机硅密封胶不能适合所有基材，开发专用底涂可提高密封胶的粘接性，扩大使用范围。5.5在汽车、机械、电子行业推广应用有机硅密封胶的优异性能使其在汽车、机械、电子行业的应用也很广泛，国内这些行业应用的有机硅密封胶在技术水平，生产规模和应用程度上都落后于建筑行业，应加强横向联系，开发适合汽车、机械、电子行业的有机硅密封胶。作者单位：(无锡市建筑材料科学研究所无锡 214071