硅酮结构密封胶的自然老化试验研究

张燕玲，程 鹏，陈继芳，段 珊

（郑州中原思蓝德高科股份有限公司，河南 郑州 450007）

硅酮结构密封胶的自然老化试验研究

张燕玲，程 鹏，陈继芳，段 珊

（郑州中原思蓝德高科股份有限公司，河南 郑州 450007）

通过对国内外多个品牌硅酮结构密封胶进行的自然老化试验研究，定期跟踪检测实际应用环境老化后的力学性能。结果表明，不同品牌的产品之间之质量水平及自然老化性能存在较大差异，经过3 a左右的自然老化，国内外不同品牌的质保10 a的硅酮结构密封胶之力学性能均有明显衰减；质保25 a硅酮结构密封胶的力学性能基本稳定，具有优异的耐久稳定性。

硅酮结构密封胶；自然老化；耐久性能

硅酮结构密封胶对建筑幕墙的安全和使用寿命起着关键作用，国内因结构密封胶质量问题而导致玻璃幕墙透气漏水、玻璃板块坠落伤人毁物等事故屡有发生，对人民生命和财产安全造成恶劣影响。为控制结构密封胶的产品质量，国家陆续出台了产品标准。目前国内市售硅酮结构密封胶产品均按照GB 16776—2005《建筑用硅酮结构密封胶》的要求进行检测及质量控制，生产厂家依据该标准只能提供10 a的质量保证，不能满足国家规范规定“玻璃幕墙设计使用年限不低于25 a”的要求[1，2]。为提高要求，2016年4月1日国家正式实施建工行业新标准JG/T 475—2015《建筑幕墙用硅酮结构密封胶》，该标准借鉴国际先进标准ETAG 002《结构密封胶装配系统技术认证指南》进行编制，该标准明确提出了建筑幕墙用硅酮结构密封胶产品不低于25 a设计使用年限的要求[3，4]。即满足标准JG/T 475或ETAG 002要求的硅酮结构密封胶产品应具有25 a的质量保证期。目前国内已有满足标准要求质保25 a的结构密封胶产品品牌，如“思藍德”等，且已在多个新建、改建玻璃幕墙工程中成熟应用。本研究为了更好地考查质保25 a密封胶的实际应用情况，将质保10 a的不同密封胶与之进行性能对比，并采用不同硅酮结构密封胶在我国不同地区进行自然老化的试验研究。

自然老化试验就是将硅酮结构密封胶试样放置于自然气候环境下暴露，使其经受紫外光、水、温度等综合气候因素的影响，通过定期跟踪实际工况下硅酮结构胶产品的老化情况，测定其性能变化并评价硅酮结构密封胶的耐久性。本研究参考深圳某工程用质保25 a硅酮结构密封胶自然老化研究实例，详细介绍该项研究工作的方法及结果，期望能够为我国建筑工程质量跟踪检测工作提供技术依据及参考。

1 自然老化实验研究

1.1 试样选择

选取国内外4个知名品牌硅酮结构密封胶产品，具体信息如表1所示。

表1 国内外不同品牌的产品信息Tab.1 Product information of different brand samples at home and abroad

1.2 试样制作

对选取的各品牌密封胶，按规定数量（满足跟踪年限需要）制作符合标准ETAG002或JG/T 475—2015要求的“工”型试样（如图1所示）。试样制作完毕后，放置在标准条件[温度（23±2）℃、相对湿度（50±5）%]下养护28 d。

图1 试样尺寸示意图Fig.1 Dimensions of test specimen

1.3 试样放置场地

由于此方法涉及的环境因素较为复杂，不同地区的环境存在较大差异，为了更好地反映硅酮结构密封胶实际应用所受到的影响，试样放置地点应在实际应用的工程现场，或者选择气候环境条件与工程用胶环境条件相近的地方。深圳某工程项目自然老化地点设置在该工程楼顶平台（如图2所示）。试样放置应离地面有一定距离，这样既防止雨水积存，又能够暴露于太阳光下不受遮挡。

为更全面地考查硅酮结构密封胶在不同气候条件的自然老化性能，除在深圳该工程现场外，还在深圳（亚热带季风气候）、郑州（温带季风气候）等不同地区分别设置自然老化场地进行试验。同时，选取多个品牌硅酮结构密封胶产品，按照相同条件进行制样，并放置于郑州地区自然老化场地进行对比试验。

图2 深圳某工程自然老化试样放置现场Fig.2 Place area of natural aging samples for a project in Shenzhen

1.4 自然老化周期及取样

计划开展50 a自然老化跟踪检测工作，现已进展3 a。从试样开始放置日期（2013年2月1日）开始，每年取样2次，每次取5个试样，直至50 a。每次取回试样在标准条件下静置（24±4）h，进行力学性能等检测。

1.5 检测方法

根据ETAG002或JG/T 475标准规定对所取试件进行平行测试其拉伸粘接性能。试验温度为（23±2）℃，拉伸速度为5 mm/min。

结果表示：①粘接拉伸强度的平均值、断裂伸长率；②内聚破坏面积。

1.6 评价指标

在硅酮结构密封胶试样自然老化过程中，周期性取样进行测试，通过力学性能变化评价自然老化的影响。主要指标包括粘接拉伸强度、断裂伸长率等。

2 结果分析

2.1 郑州地区自然老化试验结果

“思藍德”质保25 a硅酮结构密封胶在郑州地区进行了持续1 260 d的自然老化跟踪试验，测试结果如表2所示。

表2 郑州地区自然老化性能测试结果Tab.2 Test results of natural aging performance in Zhengzhou area

由表2可知：质保25 a硅酮结构密封胶初始拉伸粘接强度为1.10 MPa，通过1 260 d的持续大气自然老化，拉伸粘接强度一直保持在1.00～1.13 MPa之间，相对标准偏差仅为5.3%；初始断裂伸长率为265%，在初期因深层后固化而略有增加，105 d后增加到350%以上（351%），之后一直保持在351%～415%之间，相对标准偏差仅为6.4%。可见，经过1 260 d郑州地区（温带季风气候）的自然老化，“思藍德”质保25 a硅酮结构密封胶力学性能保持基本稳定，具有优异的耐久稳定性。

2.2 深圳地区自然老化试验结果

“思藍德”质保25 a硅酮结构密封胶在深圳地区进行了持续1 200 d的自然老化跟踪试验，历次测试结果如表3所示。

表3 深圳地区大气暴晒老化性能测试结果Tab.3 Test results of outdoor exposure aging performance in Shenzhen area

由表3可知：质保25 a硅酮结构密封胶初始拉伸粘接强度为1.10 Mpa，通过1 200 d的持续大气自然老化，拉伸粘接强度一直保持在0.99～1.14 MPa之间，相对标准偏差仅为5.3%；初始断裂伸长率为265%，在初期因深层后固化而略有增加，105 d后增加到380%以上，基本上一直保持在380%～436%之间，相对标准偏差为9.0%。可见，经过1 200 d深圳地区（亚热带季风气候）的自然老化，“思藍德”质保25 a硅酮结构密封胶的力学性能保持基本稳定，具有优异的耐久稳定性。

2.3 深圳某工程老化平台自然老化试验结果

自2013年2月起，持续3 a对深圳某工程用“思藍德”质保25 a硅酮结构密封胶老化情况进行跟踪，每年取样2次，每次取5个试样，并对所取试样进行性能测试，测试结果如表4所示。

表4 深圳某工程用硅酮结构密封胶试样自然老化性能测试结果Tab.4 Test results of natural aging performance of structural silicone sealant for a project in Shenzhen

由表4可知：质保25 a硅酮结构密封胶初始拉伸粘接强度为1.10 Mpa，通过1080 d的持续大气曝晒自然老化，拉伸粘接强度一直保持在0.96～1.14 MPa之间，相对标准偏差仅为6.7%，产品拉伸粘接强度基本保持不变；初始断裂伸长率为265%，在初期因深层后固化而略有增加，150 d后增加到400%以上（450%），之后一直保持在378%～413%之间，相对标准偏差仅为6.5%。可见，经过3 a的自然老化，该项工程用“思藍德”质保25 a硅酮结构密封胶之力学性能保持基本稳定，具有优异的耐久稳定性。

2.4 不同品牌硅酮结构胶自然老化试验结果对比

不同品牌硅酮结构密封胶在郑州地区同样自然条件下同期进行了持续900 d的自然老化跟踪试验，历次测试结果如表5所示。

表5 不同品牌硅酮结构胶自然老化性能对比（郑州地区）Tab.5 Comparison of natural aging performance of different brand silicone structural sealants

?

由表5可知：国内1#试样，拉伸强度在初始的90 d有明显增大（从1.34 MPa增至1.63 MPa），之后到180 d时恢复到初始值左右（1.29～1.42 MPa），但断裂伸长率明显降低，初始时154%，到360 d以后急剧降低至91%～106%，降低了近50%；国内2#试样，拉伸强度和断裂伸长率均有明显降低，拉伸强度从0.96 MPa降低到900 d时仅仅只有32%，已变硬变脆；国外1#试样，拉伸强度在初始的90 d有明显增大（从1.05 MPa增至1.37 MPa），之后到180 d时恢复到初始值左右（0.97 MPa)，之后缓慢降低，900 d时降低至0.86 MPa；但断裂伸长率明显降低，初始时282%，90 d时急剧降低至160%，之后缓慢降低，900 d时降低至136%，相比初始时降低了一半以上。

“思藍德”质保25 a硅酮结构密封胶试样，拉伸强度历次试验结果显示无明显差异，基本保持稳定；断裂伸长率，在初期因深层后固化，在105 d时略有增加，之后多次试验结果显示无明显差异，趋于稳定。

综合以上分析可见，随着时间的延长，中国市场国内外不同品牌的硅酮结构胶之拉伸粘接强度和断裂伸长率均有明显衰减；而“思藍德”质保25 a硅酮结构胶拉伸粘接强度基本保持不变；断裂伸长率在老化初期略有增加，90 d后基本趋于稳定。

值得关注的是，表4中，序号7（老化时间1 080 d）的数据为多方专家代表（工程业主代表、施工方代表、行业专家代表、郑州中原公司代表）现场共同监督验证检测的数据结果，此次检测（老化时间1 080 d）拉伸粘接强度（0.99 MPa）和断裂伸长率（378%）与以往跟踪检测数据相比，无明显差异。

3 结论

（1）国内市场所售硅酮结构密封胶，不同品牌之间的产品质量水平及自然老化性能存在较大差异，随着自然老化时间的延长，国内外不同品牌的能够满足GB 16776质保10 a硅酮结构胶之拉伸粘接强度和断裂伸长率均有明显衰减；“思蓝德”质保25 a硅酮结构密封胶的力学性能基本稳定，具有优异的耐自然环境老化性能及耐久稳定性，能够保证幕墙的安全和使用寿命。

（2）硅酮结构密封胶自然老化研究工作为一项有效反映幕墙使用安全性的方法，该方法的应用能够为我国建筑工程质量安全、跟踪检测工作提供参考和依据。

[1]JGJ 102-2003,玻璃幕墙工程技术规范[S].

[2]GB 16776-2005,建筑用硅酮结构密封胶[S].

[3]JG/T 475-2015,建筑幕墙用硅酮结构密封胶[S].

[4]ETAG 002,Guideline for European Technical Approval for Structural Sealant Glazing kits：Part 1 Supported and Unsupported Systems[S].

Experimental investigation of natural ageing of structural silicone sealants

ZHANG Yan-ling, CHENG Peng, CHEN Ji-fang, DUAN Shan
(Zhengzhou Zhongyuan Silande High Technology Co., Ltd., Zhengzhou, Henan 450000, China)

The natural ageing properties of the various brand structural silicone sealants at home and abroad were studied, the mechanical properties after aging under the actual application environments were regularly determined by tracking. The results show that the difference of the quality level and natural aging performance of the different brand products is significant; after natural aging for three years, the mechanical performance of the structural silicone sealants with quality assurance for 10 years at home and abroad has obvious attenuation, and the mechanical performance of the structural silicone sealant with quality assurance for 25 years is basically stable and has excellent durable stability.

structural silicone sealant; natural ageing; durable stability

TQ 436+.6

A

1001-5922（2017）01-0065-04

2016-07-27

张燕玲（1973-），女，工程师，主要从事密封胶研发工作。E-mail：zylzzzy@sina.com。

程鹏（1985-），男，硕士研究生，工程师，主要从事密封胶研发质控工作。E-mail：chengpeng308@163.com。