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建筑門窗用硅酮密封膠環保要求及發展趨勢

來源:2020論文集  作者:齊成龍 謝林 羅思彬 劉祎 黃強  日期:2020-12-2
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    摘要:建筑門窗的節能環保會直接影響到用戶的使用效果,硅酮密封膠作為門窗防水密封的重要材料之一,對于門窗的使用效果起到決定性作用。本文通過門窗用硅酮密封膠節能環保性能及應用要求分析,針對目前建筑門窗用硅酮密封膠行業發展的狀況展開討論,以期引導未來門窗密封膠行業的健康發展。
    關鍵詞:門窗;硅酮密封膠;環保;行業現狀;發展趨勢

  本篇文章內容由[中國幕墻網ALwindoor.com]編輯部整理發布:

  摘要:建筑門窗(詞條“建筑門窗”由行業大百科提供)節能環保會直接影響到用戶的使用效果,硅酮密封膠作為門窗防水密封的重要材料之一,對于門窗的使用效果起到決定性作用。本文通過門窗用硅酮密封膠節能環保性能及應用要求分析,針對目前建筑門窗用硅酮密封膠行業發展的狀況展開討論,以期引導未來門窗密封膠(詞條“門窗密封膠”由行業大百科提供)行業的健康發展。

  關鍵詞:門窗;硅酮密封膠;環保;行業現狀;發展趨勢

  前言

  隨著我國經濟快速發展,人民生活水平不斷提高,其對建筑環境的要求也越來越高,除了滿足最基本的使用功能外,更加關注裝修的質量和美觀度,同時也開始注重節能和環境保護。門窗作為建筑的重要組成部分,也是建筑的外圍護結構,現代建筑物為了增加采光(詞條“采光”由行業大百科提供)通風面積,建筑的門窗面積越來越大。以往行業內關注門窗的節能、環保、能效,大部分重心在于如何選用導熱系數更低的中空玻璃(詞條“中空玻璃”由行業大百科提供)、如何提高充氣中空玻璃的惰性氣體保持率,如何設計型材腔體結構降低熱傳導、選用注膠隔熱尼龍隔熱條等等,而對于硅酮密封膠的選擇,特別是環保性能要求沒有引起足夠的重視。

  門窗的耐候防水密封與幕墻一樣是一個系統的工程,包括窗框與玻璃之間的密封,外墻墻體與門框(詞條“門框”由行業大百科提供)窗框之間的密封等。現代建筑中節能門窗的設計、使用是綠色建筑節能環保的關鍵,但是邊緣密封的好壞是系統整體能否發揮出應用功效的關鍵,因此如何選擇硅酮密封膠作為門窗系統的應用是我們不可忽視的重點。事實上,密封失效導致的能耗損失遠比選用更好的玻璃和型材所能節約的要多,誰也無法想象在一個漏風、漏雨的大樓中該如何談論建筑節能環保的話題。本文就硅酮密封膠在建筑門窗上的產品環保性能執行標準來介紹建筑門窗用硅酮密封膠的環保要求、發展趨勢及選用原則,以幫助廣大門窗用戶選用環保、合格、優質的密封膠產品保證建筑防水密封的長久性。

  1、建筑裝飾材料的發展現狀

  隨著國民生活水平的不斷提高,生活品味也不斷提升。對于近年來越發頻繁的環境問題,人們對于健康節能綠色環保的認識越來越深入。然而,即便是在這樣的市場氛圍下有毒有害的裝飾材料仍被不法商販大量出售,這種不顧及他人安危的賺錢手段破壞了無數人的家庭幸福,比如幾乎所有的合成板都含有甲醛,即便是木質家具也會含有微量甲醛。另外,除了家具還有大理石的窗臺等都有可能會有放射性(詞條“放射性”由行業大百科提供)的物質對人體造成傷害。因此在建筑裝飾施工中,一定要使用節能環保綠色裝飾材料才能更好的保護環境,保證居民身體健康。

  2、建筑門窗行業環保要求

  隨著我國建筑節能環保標準相繼出臺和實施,建筑行業積極響應節能環保大潮,在建筑上使用具有環保性能的材料,為實現建筑的社會和經濟效益雙贏做貢獻。家居污染這個話題一直是民眾比較關心的話題;但因家居污染引發疾病案例不在少數。門窗產品作為家居安全的首層防護,消費者對于門窗產品的環保性需求與日劇增,在這樣的背景下,鋁合金門窗斷橋鋁合金門窗、鋁塑復合門窗等一大批節能環保門窗產品不斷涌現。

  硅酮密封膠因其優異的耐氣候老化性能、綠色環保的特點,在門窗行業被廣泛用于玻璃與窗框、門窗與墻體之間的粘結密封。人們在實際生活中往往存在一個誤區,一說到膠水,就想到甲醛、甲苯,對人體有數不清楚的危害。但硅酮密封膠屬于本體類膠粘劑,自身的綠色環保主要就體現在不含甲醛、甲苯等有毒有害物質,總揮發性有機物含量低,符合現代綠色建筑的功能需求。對于硅酮密封膠的環保性檢測有許多標準,下面就建筑門窗用硅酮密封膠滿足不同環保標準要求的內容進行對比(見表1)。

表1 不同標準對硅酮密封膠有害物質限量的要求

  從上面四個常用的硅酮密封膠有害物質限量要求檢測的標準內容對比來看,對于硅酮密封膠,標準檢測內容中均不涉及甲醛、甲苯、苯、二甲苯和甲苯二異氰酸酯項目檢測,再一次印證硅酮密封膠不含甲醛和苯類的有害物質。同時從時間軸上來分析,對于硅酮密封膠的總揮發性有機物含量呈現出隨著制定的標準越新,要求越嚴苛的趨勢,從GB 18583-2008《室內裝飾裝修材料膠粘劑中有害物質限量》中的100g/L降到GB∕T 35609-2017 《綠色產品評價 防水與密封材料》中的50 g/kg,要求硅酮密封膠在固化過程中的揮發物質更低;說明行業總體的發展趨勢是要求更加節能環保。同時建筑門窗用硅酮密封膠執行的國家推薦標準GB/T14683-2017《硅酮和改性硅酮建筑密封膠》中對質量損失率由2003年版本的≤10%調整為≤8%。

  3、硅酮密封膠固化機理

  硅酮密封膠是以端羥基聚二甲基硅氧烷為基本原料,輔以交聯劑填料增塑劑偶聯劑催化劑和其他添加劑真空狀態下混合而成的膏狀物,在產品形態上分為單組分和雙組分,單組分密封膠使用工藝簡單,施工前不用稱量和混合,施工后借助空氣中的濕氣或低溫熱活化而完成交聯固化;雙組分密封膠,使用前按比例混合,借助交聯劑進行交聯固化。因聚合物分子主鏈上具有硅氧烷(詞條“硅氧烷”由行業大百科提供)化學結構,所以稱為硅酮密封膠。

表2硅酮密封膠主要成分表

  目前市場上常見的門窗用硅酮密封膠以單組分為主,單組分硅酮密封膠根據反應時釋放的小分子不同可分為酸性(詞條“酸性”由行業大百科提供)膠和中性膠兩種,酸性膠固化時交聯劑三乙酰氧基硅烷參與反應釋放醋酸,對金屬材料具有一定的腐蝕(詞條“腐蝕”由行業大百科提供)性,同時會產生刺鼻性氣味。由于其對金屬(詞條“金屬”由行業大百科提供)材料具有一定的腐蝕性所以主要用于玻璃和其它建筑材料之間的一般性粘結。而中性膠規避了酸性膠腐蝕金屬材料發生反應的缺點,因此適用范圍更廣,脫醇型中性膠固化時交聯劑三甲氧基硅烷參與反應會釋放出醇類物質,如:甲醇、乙醇等;脫肟型中性膠固化時會釋放肟類物質,如:丁酮肟等。

  同時,隨著人們對環保健康的不斷重視,硅酮密封膠在室內裝修時的健康指數也成了重要的評估標準;對于密封膠是否會對人體造成傷害這個問題,很多人都有這樣的疑問。目前門窗行業內,由于酸性密封膠具有較大的刺激性氣味,雖然對人身不會造成傷害,但是會影響使用的舒適度。因此近年常見的用于門窗的密封膠是單組分脫醇型或脫肟型室溫硫化硅酮密封膠,統稱為中性膠。中性膠會在固化過程中釋放以醇類或肟類為主的有機物小分子,在標準養護環境下,通常3-5天時間完全固化,釋放的小分子完全揮發后不會再有任何氣味的現象。

  4、硅酮密封膠行業現狀

  目前國內硅酮密封膠品牌是以國內外一線品牌為主導,其它品牌共同發展的形式并存。一線品牌主要包括國外高端品牌:陶熙(原道康寧)、瓦克、GE、信越等,國內高端品牌包括:硅寶、白云、之江、中原等,其它品牌包括:寶龍達、歐利雅、高士、凌志等。除此之外目前國內從事密封膠制造的廠家還有近千家,各個層次密封膠在整個行業內均占有不同的份額,也導致密封膠市場相對較為混亂,產品質量參差不齊。

  4.1 密封膠基礎有機物含量偏低

  硅酮密封膠主要成份包括有107膠(α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷)、201甲基硅油、納米碳酸鈣、白炭黑固化劑等,以不同的比例進行配方調制并按照相應的制備工藝混煉(詞條“混煉”由行業大百科提供)而成。通常107膠是硅酮膠(詞條“硅酮膠”由行業大百科提供)中的一種基礎聚合物,其含量直接決定密封膠長期使用的老化性能,也決定了密封膠的成本高低。行業內較多廠家會將密封膠內107含量降低以降低產品原材料成本,因此密封膠的質量降低,進而耐候性耐久性下降。低價格的硅酮密封膠在使用過程中容易出現硬化開裂、脫粘導致后期翻修整改,造成更多的資源浪費,不適用于環保要求的門窗密封。

  4.2 密封膠礦物油含量高

  為了降低密封膠的制造成本,部分廠商會將礦物油添加至密封膠內替代硅油等成份,該種礦物油會導致密封膠的耐老化性能急劇下降,過量添加甚至會在使用后造成中空玻璃“流淚”等現象。同時由于礦物油具有較強的揮發性,時間一久,礦物油的揮發會引起密封膠使用后味道較大的問題,影響密封膠的環保性能,導致密封膠也不能滿足相應的綠色環保標準要求。甚至部分廠家在密封膠內加入廉價的不明有機物材料,環保性能極差,嚴重影響人身健康。

  4.3 產品應用亂象

  密封膠根據不同的應用部位可分為建筑幕墻接縫用密封膠、玻璃幕墻結構粘結用密封膠、門窗接縫密封用密封膠等,建筑密封材料(詞條“建筑密封材料”由行業大百科提供)選擇過程中,客戶為節約材料成本,會單純從價格方面考慮用膠類型,如將門窗膠應用在幕墻接縫密封、門窗接縫密封使用無彈性位移能力極低的劣質密封膠等,時間一長就容易造成建筑接縫密封失效,出現漏水現象,達不到節能環保要求。合理部位的產品應用推薦,能夠做到適材適所,滿足節能環保要求建筑的長久密封要求。

  5、硅酮密封膠的發展趨勢

  節能門窗、系統門窗智能門窗和被動式門窗是現代建筑門窗發展的一個潮流趨勢,其最主要的特點體現在增大采光通風面積或表現現代建筑的性格特征,門窗的抗風壓性、水密性氣密性能成為其中的關注點。同時綠色建筑的評價,對材料的選擇也提出更高的指標要求,密封膠在滿足產品標準指標要求外,還應該具有以下的特性。

  5.1 快速固化

  現代生產節奏和控制成品門窗養護和轉運占據的空間、時間成本,越來越多的門窗廠提出要求硅酮密封膠具有較短的表干時間和較快的深層固化速度,從而提高生產效率。

  5.2 廣泛的粘結性

  硅酮密封膠的粘結機理是通過與材料表面發生化學反應從而形成永久粘結。但現代門窗選用常規(詞條“鋁”由行業大百科提供)框的表面處理(詞條“表面處理”由行業大百科提供)種類眾多,加之各種塑料新材料(詞條“新材料”由行業大百科提供)層出不窮,要求硅酮密封膠對各種材料均應該具有良好且廣泛的粘結性用以保證良好的防水密封效果。

  5.3 環保性能

  硅酮密封膠自身具有非常好的環保性,可以通過相應的標準和方法區分出產品的優劣,也可以選擇通過第三方權威機構進行產品的綠色評價。

  5.4 硅酮密封膠工廠的綠色評價體系

  現在的綠色環保不光指產品本身無毒無害,還需要溯源到產品的制造生產過程。從資源開采、原材料生產及運輸、能源生產、產品生產到出廠進行系統的評價。關注原材料的能源消耗、各種材料的運輸過程也會對硅酮密封膠生命周期的環保性能造成影響。

  結語

  硅酮密封膠只占整個建筑門窗造價的3~5%,但是它的質量會直接影響整個建筑工程的質量和節能效果。選用硅酮密封膠除了滿足基本使用性能指標外,還應根據實際應用需求執行相應的環保要求標準。快速固化、廣泛的粘結性、環保性能、生產工廠的綠色評價體系是建筑門窗用硅酮密封膠未來的發展趨勢。

  參考文獻:

  [1] GB 18583-2008,室內裝飾裝修材料膠粘劑中有害物質限量[S].

  [2] GB 30982-2014,建筑膠粘劑有害物質限量[S].

  [3] HJ 2541-2016,環境標志產品技術要求 膠粘劑[S].

  [4] GB∕T 35609-2017,綠色產品評價 防水與密封材料[S].

  [5] GB/T 14683-2017,硅酮和改性硅酮建筑密封膠[S].

作者單位:成都硅寶科技股份有限公司

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原文地址:http://www.52mqw.com/info/2020-12-2/47573-1.htm
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