混合比例对双组份结构胶的影响.docx

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混合比例对双组份结构胶的影响

混合比例对双组份结构胶的影响

硅酮结构胶由于优异的耐候性成为幕墙的首选材料。

双组份硅酮结构胶因为具有固化时间短、深层固化快的特点，可大幅提高施工效率、加快施工速度，所以目前已在幕墙和中空玻璃上大量应用。

但是，双组分硅酮结构胶一般需要专门的打胶设备将A、B组分混合好才能使用，混合不好或混合比例不当容易出质量问题;因此，双组份硅酮结构胶的混合问题值得我们关注。

一般的，双组份硅酮结构密封胶厂家提供的混合比例是一个范围。

主要是基于以下两个方面的考虑：

一方面，考虑使用的环境不同和气候条件的变化，从而导致双组份胶固化反应的快慢不同，为达到理想、适度的固化速度，所以混合比例不可能是一成不变的，要有一个适度的范围，以便使产品具有一定的环境适应性;另一方面，在保持胶的性能变化不大的情况下，可适度调整固化速度的快慢，给予用户适度的生产效率调控空间，以便使产品具有一定的用户适应性。

本文通过对目前工程上使用的双组分产品白云牌SS622、国内某品牌产品和进口某品牌产品作为代表性试样进行试验，探讨其不同混合比例对其性能的影响，为双组分结构胶同类产品的使用提供参考。

　　1试验部分

　　1.1试样制备及测试方法

　　1）试样

　　双组份硅酮结构胶：

试样A：

白云牌SS622双组份结构胶（混合体积比范围9:

1~11:

1，推荐体积比A:

B=10:

1）、试样B：

国内某品牌双组份结构胶（混合体积比范围7.6:

1~10.6:

1，推荐体积比A:

B=9:

1）、试样C：

进口某品牌双组份结构胶（混合体积比范围7.2:

1~8.7:

1，推荐体积比A:

B=8:

1）。

　　基材：

阳极氧化表面处理铝型材，普通浮法玻璃;用异丙醇溶液处理，不抹底涂;

　　2）测试项目及标准

　　拉伸粘接性测试、硬度和拉断时间按：

GB16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》

　　1.2实验设备

　　万能拉力实验机：

CMT4304，深圳三思纵横科技股份有限公司

　　邵氏硬度计：

LX-A型橡胶硬度计,上海市六菱仪器厂

　　1.3实验方案

　　每个试样按照其生产厂家分别推荐的A、B组分混合比例以及允许的混合比例的上下限和超出上下限比例进行混胶，试样混胶方案，见表1。

已混合好的试样按标准GB16776-2005相关要求进行制样、养护和测试。

　　2结果与讨论

　　2.1拉断时间

　　按GB16776-2005测试了三个试样分别在不同混合比例下的拉断时间变化，见图1。

　　用户在使用前调试过程中，拉断时间是判断混合比例是否正常的重要标志。

拉断时间过短，固化过快不利于使用和修整，拉断时间过长，固化过慢，影响幕墙和中空玻璃的养护时间，延长工期。

在已确定混合比例下，拉断时间是确定混胶设备是否正常及产品稳定性的指标。

双组分胶混合后的时间一旦超过拉断时间，就会急剧增稠，呈半固化状，无法继续施工修整。

　　如图1所示：

试样A，在比例范围内，混合比为10:

1时拉断时间为55min，11:

1时拉断时间延长到63min，拉断时间较为合适，而超出比例范围为12:

1时拉断时间大大延长为85min，8:

1时急剧缩短为30min。

试样B，在比例范围内，混合比例为9:

1时为40min，10.6:

1时延长到57min，而在超出范围为12:

1时拉断时间急剧延长为93min，8:

1时迅速缩短为27min。

试样C，在比例范围内，混合比为8:

1时拉断时间为42min，在比例上限8.7:

1时拉断时间缓慢延长到50min，超出比例范围后，混合比为10:

1时，拉断时间大大延长为79min。

　　经以上分析可认为：

在允许比例范围内，双组份的拉断时间变化不是非常明显;低于允许比例下限时，即B组分添加过多，拉断时间明显变短;高于允许比例上限，即B组分过少，拉断时间明显延长。

拉断时间过短不利于使用和修整，施工过程中打胶枪容易出现“堵枪”现象，拉断时间过长可能会导致固化时间大大延长。

　　2.2硬度

　　硬度是GB16776-2005中的一个指标，GB16776-2005要求硬度范围为20~60HsA。

　　按GB16776-2005测试了三个试样不同混合比例对胶的硬度的影响，见图2。

　　如图2所示，双组份结构胶的硬度受混合比例的影响较明显。

试样A在推荐比例10:

1时，硬度为40HsA，在允许比例上限时硬度为39HsA，在允许比例下限时硬度41HsA，硬度变化较缓慢;而超出范围混合比为12:

1时硬度急剧变小为37HsA，混合比为8:

1时硬度增大为43HsA。

试样B，在推荐比例9:

1时，硬度为39HsA，在允许比例上限时硬度为37HsA，在允许比例下限时硬度为41HsA，硬度变化小。

试样C，在推荐比例8:

1时，硬度为38HsA，在允许比例上限时硬度为38HsA，在允许比例下限时硬度为39HsA，硬度变化不明显，而超出范围混合比为6:

1时硬度值大大提高到42HsA。

　　由以上分析可以认为：

上述硬度变化范围虽然仍在标准GB16776-2005要求范围内，但是混合比例超出厂家允许的比例范围时，硬度的变化的趋势更为明显：

高于上限时，B组分过少，硬度明显变低，低于下限时，B组分过多，硬度明显偏高。

　　2.3常温拉伸粘接性

　　2.3.1常温拉伸粘接性的最大强度值

　　按照GB16776-2005分别测试了三个试样不同混合比例的常温拉伸结性，其中拉伸粘结性最大强度值见图3。

　　图3所示三个试样的拉伸粘结性中最大强度值与混合比例的对应关系。

试样A，在推荐混合比10:

1时，强度达到最大值为1.49MPa;在推荐范围内，混合比为9:

1时强度为1.44MPa，11:

1时强度为1.45MPa，强度有小幅度下降，下降幅度在3%左右;超出比例范围时，混合比为12:

1强度为1.35MPa，强度值下降幅度较大，超过9%。

B试样和C试样均在推荐混合比时最大强度值达到最大，试样B为1.23MPa，试样C为1.36MPa;在比例范围内强度值均有降低趋势，试样B降低幅度为7%试样，C降低幅度为3%;而超出比例范围后，强度均急剧下降，下降幅度均超过10%。

由以上分析可以认为：

双组份结构胶在厂家推荐混合比例时最大强度值最大，在允许比例范围内时，所测得最大强度值下降幅度较小;超出比例范围后，最大强度值下降幅度急剧增大。

　　2.3.2常温拉伸粘结性的最大强度时伸长率

　　2.3.1所测试的三个试样的拉伸粘结性，拉伸粘结性中最大强度时伸长率，见图5。

　　图4所示三个试样的最大强度时伸长率与混合比例的对应关系。

如图4所示,随着B组分含量的增加，最大强度伸长率逐渐下降。

如果超过推荐的混合比例，B组分过多，胶固化后的最大强度伸长率会降低，影响胶的弹性。

　　2.3.3常温拉伸粘结性的粘结破坏面积

　　2.3.1所测试的三个试样的拉伸粘结性，拉伸粘结性的粘结破坏面积，见表2。

　　如表2所示，三种试样在推荐比例范围内，均粘接良好。

而超出允许比例范围，均出现小面积粘接破坏，分别为A试样2%，B试样8%和C试样2%及5%。

　　由以上分析可认为：

双组分结构胶的常温拉伸粘结性破坏面积，在允许混合比例范围内，粘结良好;超出允许比例范围，有可能会出现部分不粘的现象。

　　2.4浸水后的拉伸粘接性

　　2.4.1浸水后的拉伸粘接性的最大强度值

　　按GB16776-2005测试了三个试样浸水后的拉伸粘结性，最大强度值见图5。

　　图5所示，三个试样浸水后的最大强度受混合比例的影响明显。

三个试样均在推荐混合比例时最大强度值最大，其中试样A为1.35MPa、试样B为1.23MPa、试样C为1.33MPa。

在允许比例范围内强度的下降幅度较小，其中试样A为3%、试样B为4.9%和试样C为3%。

超出比例范围后，最大强度值下降趋势明显，分别为A试样7.4%、B试样12.2%和C试样13.5%。

　　由上述分析可以认为：

双组份结构胶浸水后最大强度值在推荐混合比例时最大强度值相对最优。

大于或小于推荐比例，最大强度均有下降，在允许比例范围内最大强度相对不明显;超出允许比例范围，最大强度下降较为明显。

　　2.4.2浸水后拉伸粘接性的粘接破坏面积

　　2.4.1,所测试的三种试样的浸水后拉伸粘接性的粘结破坏面积，见表3

　　如表3所列，三种试样的浸水后拉伸粘结性破坏面积在推荐比例时均为0，粘接良好,;在允许比例范围内B试样和C试样出现小面积粘接破坏，其中B试样为3%和5%，C试样5%，但粘接破坏面积在国家标准要求范围内。

当混合比例超出允许比例范围时，粘接破坏面积显著增大，分别为A试样10%及15%，B试样30%及35%，C试样10%和20%。

　　由以上分析可以认为：

双组分结构胶浸水后的粘接性受混合比例影响较为明显。

在允许比例范围内时，浸水后粘接性符合都能符合国家标准要求;但超出允许比例范围时，浸水后粘接性明显变差，不能符合国家标准要求。

　　2.5双组份硅酮结构胶混合比例对性能影响机理浅析

　　双组份硅酮结构胶通常由有机硅聚合物、交联剂、固化催化剂、填料和其他添加剂组成。

双组份硅酮结构胶的硫化反应是靠催化剂来引发的。

常用的催化剂有有机锡化合物、铂化合物及其配合物，交联剂正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷或他们的部分水解缩合物。

其硫化反应是α，ω—二羟基聚硅氧烷和交联剂在在催化剂的作用下，交联成三维结构的硅橡胶弹性体。

　　双组分硅酮结构胶A组分主要由有机硅聚合物和填料组成，B组分主要由交联剂和固化催化剂组成。

随着B组份用量的增加，交联剂的用量也相应增加，胶料的硫化速度加快，交联密度增加，使得胶片变得硬而脆，伸长率下降，强度相应降低。

不同的混合比例，主要是影响混合后胶体中的交联剂和固化催化剂及其他添加剂的量。

交联剂和固化催化剂量的差异就会导致胶体固化后的胶体的交联密度不一样，进而导致其三维立体交联网状结构也会有明显差异，所以其各项性能均会有相应的差异。

　　双组份结构密封胶生产厂家提供的混合比例和最佳混合比，均是严格按照双组份胶的固化机理和大量的实验数据及实践经验得出来的科学参考标准。

在最佳混合比例时，胶体的硫化速度适中，其交联密度去在最优性能范围，胶体的各项性能才能得到最可靠的保证。

交联密度过大，胶的适用期过短且胶体变脆，强度下降，伸长率变短。

交联密度过小，胶的适用期过长且胶体过软，强度偏低，伸长率偏长，固化不好，出现不粘带来安全隐患。

　　生产厂家开发双组分产品通常是在推荐混合比例基础上，确认产品的最佳性能数据，同时在允许混合比例内确认其相应性能数据以适应用户。

允许混合比例范围是基于用户在使用环境条件变化的情况下，有一定调整的范围以便环境条件一定变化范围内，双组分胶仍有较为理想的固化速度。

但偏离推荐混合比例范围，性能会有一定的变化，因此，双组分生产厂家给出的允许混合比例范围不宜过宽;同时，考虑到用户在使用过程中双组分混胶设备计量波动等因素，生产厂家给出的允许混合比例范围不能给到明显影响到产品使用性能的极端值。

　　3结论

　　1）在生产厂家允许混合比例范围内，三个双组分试样测试的各项性能指标均能符合国家标准要求;但相比之下，试样A的拉伸粘结性和浸水后的拉伸粘结性中最大强度和粘结破坏面积数据最好;最大强度和粘结性是结构胶两项重要指标，因此笔者认为，试样A性能较为突出。

　　2）虽然三个试样厂家各自允许的混合比例不同，但所测得各项性能随胶的混合比例的变化趋势基本一致。

随着混合比例变大，胶的硬度变小，拉断时间变长;常温拉伸粘接性在允许比例范围内时比超出比例范围性能更优：

其中最大强度伸长率随混合比例的增大而增大，在推荐比例时最大强度值最大，粘接破坏面积最少;浸水后拉伸粘接性也在允许比例范围内比超出比例范围性能更好：

其中在推荐比例时最大强度值最大，粘接破坏面积最少。

　　3）用户施工过程中，用户可以考虑季节变化及环境温度湿度进行在厂家允许混合比例范围内调整，在允许的混合比例范围进行调整比例，对胶的总体性能影响不大。

如果混合比例超出厂家允许混合比例范围，对常温拉伸粘性和浸水后拉伸粘结性性能影响明显，最大强度值均有较明显下降,粘结破坏面积会明显增加超过5%，不再符合GB16776-2005的性能指标要求，会带来安全隐患。

　　4）基于双组分结构胶的特性，施工过程中应严格质量管理;使用双组分结构胶时不能超出厂家允许的混合比例范围。