装配式建筑用硅烷改性聚醚密封胶研究进展

薛雪雪 甄帅 王美玉 魏莹

摘要：装配式建筑是未来建筑发展的主要方向之一。装配式建筑预制板接缝之间需要密封胶粘接，密封胶作为外墙板缝第一道防线，其性能直接关系到建筑的防水效果。传统硅酮密封胶与混凝土存在粘接效果差、涂饰性不好，易造成基材污染，定期维护成本高等缺点。硅烷改性聚醚密封胶弥补了传统硅酮密封胶易造成基材污染、适涂性差、聚氨酯密封胶耐候性差等不足。从硅烷改性聚醚密封胶相关标准、密封膠现状、关键性能3个方面对其进行了系统分析。

关键词：装配式建筑；密封胶；标准；现状；关键性能分析

中图分类号：TQ436+.6             文献标志码：A         文章编号：1001-5922（2023）03-0018-03

Research progress  of silane modified polyether  sealant for prefabricated construction

XUE Xuexue1，ZHEN Shuai2，WANG Meiyu1，WEI Ying1

（1.Carbon Technology Group Co.，Ltd.，Tianjin 300380，China；

2. China Construction Eighth Engineering Division Corp.，Ltd.，Beijing 100000，China）

Abstract：PPrefabricated construction is one of the main directions of future development for architecture. The pre- fabricated construction joints need to be sealed with sealant. As the first line of defense，the performance of sealant is directly related to the waterproof effect of the construction. Traditional silicone sealant and concrete have some disadvantages，such as poor bonding effect，poor finishing，being easy to cause base material pollution and high cost of regular maintenance. Silane modified polyether sealant makes up for the disadvantages of traditional silicone seal- ant，such as being easy to cause substrate pollution，poor coating，poor weather resistance of polyurethane sealant. Systematic research and analysis were carried out from three aspects，which are related standards，status and criti- cal performance of silane modified sealant.

Keywords： prefabricated construction；sealant；standards；status；the analysis of critical performance

装配式建筑是由大量预制构件现场拼装而成的建筑，存在大量接缝，易成为水流渗透通道[1]。此外，装配式建筑一般采用柔性抗震设计，外墙允许在一定范围内活动，所以密封胶作为外墙板缝防水第一道防线，其性能直接关系到防水效果。市场上密封胶种类繁多，一般分为4种：聚硫密封胶、聚氨酯密封胶、硅酮密封胶、硅烷改性聚醚密封胶（又称改性硅酮密封胶）。聚氨酯密封胶耐候性差，固化时释放出二氧化碳，影响密封胶力学性能，长期贮存稳定性差。传统硅酮密封胶与混凝土的粘接效果差、涂饰性差，易造成基材污染，定期维护成本高。硅烷改性聚醚密封胶是在主链为聚醚长链，两端用硅氧烷封端为基础的聚合物中，加入填料、增塑剂、偶联剂、催化剂等助剂制备的综合性能优异的密封胶[1-3]。硅烷改性聚醚密封胶弥补了传统硅酮密封胶易造成基材污染、适涂性差、聚氨酯密封胶耐候性差等缺点[4]。围绕硅烷改性聚醚密封胶相关标准、密封胶开发现状、关键性能进行系统性分析研究。

1 硅烷改性聚醚密封胶相关标准

国家和各省市陆续发布了关于装配式建筑标准、规范及规程，比如 GB/T 51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》；JGJ 1—2014《装配式混凝土结构技术规程》和各地地方标准、规范等。国内已经发布的关于密封胶标准很多，GB/T 13477—2017《建筑密封材料试验方法》、GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封胶》、GB/T 22083—2008《建筑密封胶分级和要求》、GB/T 16776—2016《建筑用硅酮结构密封胶》、GB/T 23261—2009《石材用建筑密封胶》、GB/T 29755—2013《中空玻璃用弹性密封胶》、JC/T 881—2017《混凝土接缝用建筑密封胶》、JC/T 882—2018《幕墙玻璃接缝用密封胶》、JC/T 884—2016《金属板用建筑密封胶》、JC/T 885—2016《建筑用防霉密封胶》、DB11/T 1447—2017《建筑预制构件接缝防水施工技术规程》、TSHHJ 000018—2018《装配式建筑外墙用密封胶》、T/CECS 10185—2022《装配式建筑用密封胶》。以上适用于装配式建筑用硅烷改性聚醚密封胶的：

GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封胶》适用于建筑接缝和干缩位移接缝用改性硅酮建筑密封胶，改性硅酮建筑密封胶也被称作硅烷改性聚醚密封胶。JC/T 881—2017《混凝土接缝用建筑密封胶》适用于混凝土接缝用密封胶。DB11/T 1447—2017《建筑预制构件接缝防水施工技术规程》适用于北京市行政区域内预制混凝土构件密封防水工程的施工和质量验收，规程中也明确规定了密封胶的性能指标。TSHHJ 000018—2018《装配式建筑外墙用密封胶》适用于装配式建筑預制混凝土外墙非结构粘接用低模量（LM）密封胶，对于硅酮密封胶仅适用于中性固化硅酮胶。T/CECS 10185—2022《装配式建筑用密封胶》适用于装配式混凝土结构、钢结构、木结构建筑接缝用密封胶，该标准对装配式建筑用密封胶的性能规定更全面，并于2022年9月1日施行。

由表1可知，下垂度、表干时间、挤出性、弹性恢复率、拉伸模量、定伸粘接性、浸水后定伸粘接性、冷拉-热压后粘接性、质量损失率以上4个标准均有，区别在于DB11/T 1447—2017表干时间小于等于8 h，其余标准均小于等于24 h；DB11/T 1447—2017和TSH- HJ 000018—2018对弹性恢复率要求更高，均大于等于80%；各个标准关于质量损失率指标不一，JC/ T 881—2017要求小于等于8%，更容易满足；TSHHJ 000018—2018要求最严格，为小于等于4%。DB11/T 1447—2017和TSHHJ 000018—2018这2个标准均对污染性和耐久性做了相关规定，但其普适性有待进一步研究。

2 硅烷改性聚醚密封胶现状

硅烷改性聚醚密封胶最早由日本钟渊化工于20世纪70年代开始研发并工业化生产。几乎同时，美国联碳Hale等采用功能性硅烷与—NCO聚氨酯预聚体反应，制备得到不含有游离—NCO基团的硅烷改性聚氨酯；Witco公司和Crompton公司相继开发出含有独特官能团的烷氧基硅烷改性聚氨酯[5-6]。以含异氰酸酯基的硅烷偶联剂、端羟基聚醚为原料制备了硅烷改性聚醚树脂，该树脂制备的密封胶黏度23.92 Pa/s，表干时间为25 min，添加乙烯基三甲氧基硅烷后，70℃稳定储存可至7 d以上[7]。以3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷（IPTS）和聚醚多元醇（PPG）为主要原料，以月桂酸二丁基锡为催化剂，合成端硅烷改性聚氨酯预聚体，与进口同类产品比较，该树脂黏度低，在18000 mPa·s以下[8]。国内也有很多生产厂家做相关树脂方面研究，大部分合成产物是欧美体系的SPUR树脂和STP树脂。SPUR树脂是由甲氧基/乙氧基硅烷封端聚氨酯构成[9]，STP树脂是由含有聚氨酯基团的甲氧基/乙氧基硅烷封端聚醚构成[4]。我国研究开展相对较晚，研究人员大部分集中于对配方中某些组分添加量和添加种类对胶体性能影响的研究，对于树脂合成研究相对较少。

对市场上的4种硅烷改性聚醚密封胶弹性恢复率进行测试验证，按照GB/T 13477-A法养护，4种单组分硅烷改性聚醚密封胶的弹性恢复率均不符合 JC/T 881—2017标准；按照GB/T 13477-B法养护，则密封胶弹性恢复率可达到60%以上，符合20LM类产品要求，测试结果为弹性密封胶[10]。

制备了4种密封胶，并对国外西卡、丹那利姆等4个厂家的密封胶进行性能对比，结果表明，弹性恢复率最高为75%，符合JC/T 881—2017标准[11]。开发了一种弹性模量为0.26 MPa，断裂伸长率为600%，弹性恢复率达到76%的低模量装配式建筑单组分硅烷改性聚醚密封胶[4]。制备了一种弹性模量为0.29 MPa、弹性恢复率为91%、表干时间适中、触变性良好和挤出性优良的双组分硅烷改性聚醚密封胶，符合装配式建筑密封胶性能要求[12]。制备了一种装配式建筑用硅烷改性聚醚密封胶，结果表明，当m （S203H）：m（S303H）=60∶40，增塑剂 PPG3000用量为90 g，聚酰胺蜡用量为3 g，催化剂用量为1 g和除水剂用量为2 g时，制得的密封胶性能相对最佳[13]。

3 硅烷改性聚醚密封胶关键性能分析

硅烷改性聚醚密封胶作为装配式建筑外墙拼接缝密封使用的密封胶之一，主要性能包括下垂度、表干时间、挤出性、弹性恢复率、拉伸模量、定伸粘接性、浸水后定伸粘接性、冷拉-热压后粘接性、质量损失率等技术指标。

下垂度，要求产品在规定温度内，密封胶水平接缝或竖向接缝不应流淌、下垂，应保持形状以及尺寸。表干时间和挤出性，表干快慢和挤出性好坏影响施工效率，表干时间越短，胶体深层固化时间越短，但是表干过快会对胶体表面修整不利[4]。外墙板缝多为位移接缝，会因温湿度变化、混凝土板收缩、建筑物轻微震荡等产生伸缩变形和位移移动，所以需要硅烷改性聚醚密封胶具备弹性，能随着接缝变形而自由伸缩，反复变形后仍可保持原有性能和形状，从而达到密封防水效果，其性能主要体现在弹性恢复率、拉伸模量、定伸粘接性、浸水后定伸粘接性、冷拉-热压后粘接性、质量损失率等[13-14]。

4 结语

（1）装配式建筑是未来建筑发展的主要方向之一。随着装配式建筑和相关配套标准的不断完善，硅烷改性聚醚密封胶的应用市场将会持续增大；

（2）硅烷改性聚醚密封胶的研究人员需要进一步加大在密封胶关键性能的研究，打破国外垄断技术，开发出适用于国内环境的树脂体系；

（3）国内就其耐老化性能研究偏少，尚缺乏有针对性的装配式建筑密封胶耐久性测试方法和评价标准。

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