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引言
隨著我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展，建筑總能耗也越來越高。中空玻璃作為節(jié)能建筑的一部分，如何提升中空玻璃的性能，降低因中空玻璃導(dǎo)致的能耗，以及如何延長(zhǎng)中空玻璃的有效使用壽命，已成為建筑行業(yè)所關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)。據(jù)卜宇波等多年的工程建監(jiān)理經(jīng)驗(yàn)，指出建筑用中空玻璃的制造實(shí)施監(jiān)造，對(duì)其制造材料、工藝實(shí)施控制，可有效提高中空玻璃的使用壽命，保證建筑用中空玻璃的節(jié)能、美觀、耐久性等要求[[i]]。馬啟元、李少甫等的分析指出建筑中空玻璃出現(xiàn)的過早結(jié)露、滲水、邊緣開膠甚至外層玻璃墜落事故，多與邊緣粘結(jié)耐久性和承載力不足有關(guān)[[ii]]。目前，歐洲、德國等發(fā)達(dá)國家對(duì)充氣式中空的節(jié)能要求高，且對(duì)低能耗中空的應(yīng)用比國內(nèi)多，相比較而言，他們對(duì)充氣中空玻璃用外道密封膠標(biāo)準(zhǔn)的研究也比較先進(jìn)。國內(nèi)尚無標(biāo)準(zhǔn)對(duì)充氣中空玻璃用密封膠的性能做出規(guī)定[[iii]]。所以，通過解讀國外中空玻璃用聚硫密封膠先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，確定先進(jìn)性能要求，并研制一款具有高性能的充氣中空玻璃用聚硫密封膠，對(duì)節(jié)能環(huán)保意義重大。
1、先進(jìn)建筑用玻璃-中空玻璃標(biāo)準(zhǔn)的選定
國內(nèi)，目前有關(guān)中空玻璃用彈性密封膠的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 29755—2013[[iv]]《中空玻璃用彈性密封膠》，以及JG/T471-2015[[v]]《建筑門窗幕墻用中空玻璃彈性密封膠》。GB/T 29755—2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了產(chǎn)品滿足應(yīng)用的基本性能及最低合格要求，未規(guī)定表征不同質(zhì)量水平材料的性能標(biāo)準(zhǔn)值，也未對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)穩(wěn)定性和一致性提出要求，缺失密封膠粘接應(yīng)用必需的技術(shù)性能[[vi]]。JG/T 471-2015標(biāo)準(zhǔn)立足于國際先進(jìn)中空玻璃用彈性密封膠標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合GB/T 29755—2013，對(duì)中空玻璃用彈性聚硫密封膠的性能給出了規(guī)定。
國際上，EN1279《建筑用玻璃-中空玻璃》作為CEN成員奧地利、比利時(shí)、捷克、丹麥、芬蘭、法國、德國、希臘、冰島、意大利、盧森堡、馬耳他、尼德蘭、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士和聯(lián)合王國的國家必須執(zhí)行的歐洲標(biāo)準(zhǔn)，存在英語、法語、德語三種公認(rèn)的版本，標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，從2003年5月起，這些國家的相關(guān)國標(biāo)必須與該標(biāo)準(zhǔn)一致[[vii]]。EN1279-3附錄B中明確指出滿足本標(biāo)準(zhǔn)的聚硫密封膠的有效使用壽命至少為25年[[viii]]，是目前建筑用中空玻璃標(biāo)準(zhǔn)中可預(yù)估壽命較長(zhǎng)的方法標(biāo)準(zhǔn)，屬于國際上較為先進(jìn)的建筑用中空玻璃標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)共包含6大部分，本文涉及聚硫密封膠性能的測(cè)試依據(jù)EN1279-4，涉及充氣中空玻璃性能測(cè)試及評(píng)價(jià)依據(jù)EN1279-2、-3進(jìn)行。
2、實(shí)驗(yàn)部分
本文共設(shè)計(jì)了4個(gè)不同原膠含量的中空玻璃用外道聚硫密封膠A組分配方：含量分別為25%、30%、35%、40%;并將這4個(gè)配方配套同一個(gè)B組分，按照質(zhì)量比A:B=10:1的配比，依據(jù)EN1279-2、-3、-4部分進(jìn)行檢測(cè)。
2.1主要原料及耗材
主要原料：液態(tài)聚硫橡膠、環(huán)保型增塑劑A、環(huán)保型增塑劑B、補(bǔ)強(qiáng)型填料、觸變劑、增粘劑、促進(jìn)劑A、促進(jìn)劑B、MnO2、炭黑;
耗材：浮法玻璃75 mm×12 mm×6 mm、(502 ± 2)mm×(352 ± 2) mm×4mm、12A鋁間隔條、MF910丁基密封膠、3A分子篩（詞條“分子篩”由行業(yè)大百科提供）。
2.2 主要測(cè)試儀器
梅特勒電子天平、2L雙行星攪拌釜，電子萬能試驗(yàn)機(jī)，三輥研磨機(jī)，2500L攪拌機(jī)（詞條“攪拌機(jī)”由行業(yè)大百科提供）組，恒溫鼓風(fēng)干燥箱、中空玻璃紫外輻照試驗(yàn)箱，高低溫交變?cè)囼?yàn)箱;
2.3 密封膠的制備工藝
雙組分聚硫密封膠A組分的制備工藝：按表1所示的配方量加入2L雙行星攪拌釜，攪拌抽真空制得;B組分的制備工藝：按表2所示配方量配料→攪拌釜初混和→三輥研磨機(jī)壓碾→攪拌抽真空制得。
2.4密封膠的性能測(cè)試
密封膠的性能測(cè)試主要依據(jù)EN1279-4《建筑用玻璃-中空玻璃第四部分：邊緣密封膠的物理屬性的試驗(yàn)方法》進(jìn)行，包含工型試樣的拉伸粘結(jié)性及水蒸氣透過率測(cè)試。
拉伸粘結(jié)性規(guī)定將密封膠制備成50 mm×12 mm×12 mm工型試樣，并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行4種方式：①標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)21d、及養(yǎng)護(hù)后得各項(xiàng)老化處理：②熱處理(60±2)℃×(168±5)h，③標(biāo)準(zhǔn)條件下浸水(168±5)h，④紫外(96±4)h)處理后的拉伸測(cè)試;本部分規(guī)定了拉伸試樣在應(yīng)力-應(yīng)變曲線的OAB區(qū)域內(nèi)均無脫粘、無破壞，OAB區(qū)域詳情見圖1;且符合本標(biāo)準(zhǔn)的密封膠的拉伸強(qiáng)度應(yīng)≤2.0MPa，伸長(zhǎng)率應(yīng)≤150%。
水蒸氣透過率測(cè)試，依據(jù)EN1279-4制備2mm厚的膠樣，將水分含量小于5%的分子篩置于水蒸氣透過率測(cè)試儀的透濕杯中，再將膠樣放到透濕杯上，再將透濕杯置于(23±1)℃，相對(duì)濕度（詞條“相對(duì)濕度”由行業(yè)大百科提供）≥90%的試驗(yàn)箱中，間隔一定的周期稱量透濕杯的質(zhì)量，并繪制時(shí)間-質(zhì)量曲線圖，取6個(gè)以上的數(shù)據(jù)連線趨于穩(wěn)定時(shí)，則認(rèn)為這條直線的斜率為水蒸氣透過率。
2.5中空玻璃性能的測(cè)試
充氬氣中空玻璃的制備：玻璃尺寸 (502 ± 2)mm×(352 ± 2) mm×4 mm，鋁間隔框規(guī)格為12A，內(nèi)道膠為MF910G丁基密封膠，每膠樣制備15件。
2.5.1水氣滲透指數(shù)依據(jù)EN1279-2《建筑用玻璃-中空玻璃第二部分：水氣滲透的長(zhǎng)期試驗(yàn)方法和試驗(yàn)條件》進(jìn)行測(cè)定[[ix]]。
2.5.2氣體泄漏率按EN1279-3《建筑用玻璃-中空玻璃第三部分：氣體滲透和氣體濃度的公差的長(zhǎng)期測(cè)試方法和必要條件》進(jìn)行測(cè)定。
3、 結(jié)果與討論
3.1 不同原膠含量對(duì)密封膠性能的影響
在A組分配方中，保證其他原料種類及重量不變的情況下，僅改變?cè)z含量(配方詳情見表1)，配套固定B組分(B組分配方詳情見表2)，依據(jù)EN1279-4測(cè)試密封膠性能。
測(cè)試項(xiàng)目包含4種條件下的拉伸粘結(jié)性實(shí)驗(yàn)及水蒸氣透過率。不同原膠含量密封膠的拉伸測(cè)試數(shù)據(jù)見表3;
由表3數(shù)據(jù)可知，⑴四個(gè)原膠含量配方的各拉伸試樣在應(yīng)力-應(yīng)變曲線的OAB區(qū)域均無脫粘等任何形式的破壞，僅A-4#的伸長(zhǎng)率超標(biāo)，不滿足本部分標(biāo)準(zhǔn)要求;⑵隨著A組分中原膠含量由25%遞增到40%，制備的工型試樣在標(biāo)準(zhǔn)條件及各種老化處理后的拉伸強(qiáng)度亦遞增，原因是隨著原膠含量的增加，密封膠體系的交聯(lián)度升高，導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度的增加;⑶當(dāng)A組分中原膠含量為40%時(shí)，伸長(zhǎng)率>150%，不滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定EN1279-4，分析原因可能是原膠含量升高到40%時(shí)，體系粘度（詞條“粘度”由行業(yè)大百科提供）降低明顯，交聯(lián)后沒有足夠量的填料去填充并支撐交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架，導(dǎo)致彈性增加，伸長(zhǎng)率變長(zhǎng);⑷四個(gè)配方的水蒸氣透過率數(shù)值相近，說明水蒸氣透過率數(shù)值大小主要由材料種類決定，同一種材料不同配方的水蒸氣透過率數(shù)值差別不大。
3.2 不同原膠含量對(duì)充氣中空玻璃氣體密封耐久性的影響
將A-1#、A-2#、A-3#、A-4#依據(jù)EN1279-3標(biāo)準(zhǔn)要求制備充氣中空玻璃樣件，要求初始?xì)鍤鉂舛取?0%，并按照本部分要求進(jìn)行氣體密封耐久性的測(cè)試。
將充氣中空玻璃試件在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)2周后，進(jìn)行如下2個(gè)階段的測(cè)試：第一個(gè)階段是從-18℃～53℃的一個(gè)高低溫循環(huán)過程，每個(gè)循環(huán)12h，共28個(gè)循環(huán)，14天;第二個(gè)階段是T：58℃，RH:95%的高溫高濕過程，持續(xù)4周。測(cè)試過程詳見圖2。
經(jīng)過以上兩個(gè)階段的加速老化以后，測(cè)試充氣中空玻璃單元中氬氣濃度，計(jì)算氬氣提泄漏率。
由表4數(shù)據(jù)可知，A-1#、A-2#、A-4#，三個(gè)配方依據(jù)EN1279-3氣體密封耐久性測(cè)試后，氣體泄漏率高于1.00%a-1，不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，僅A-3#配方滿足。
3.3 不同原膠含量對(duì)充氣中空玻璃耐久性水氣滲透指數(shù)的影響
將滿足EN1279-4標(biāo)準(zhǔn)要求的A-1#、A-2#、A-3#依據(jù)EN1279-2標(biāo)準(zhǔn)要求制備充氣中空玻璃樣件，要求初始?xì)鍤鉂舛取?0%，按照EN1279-2進(jìn)行加速環(huán)境老化后水氣滲透指數(shù)的測(cè)試。
將試件在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)2周后，進(jìn)行如下2個(gè)階段的測(cè)試：第一個(gè)階段是從-18℃～53℃的一個(gè)高低溫循環(huán)過程，每個(gè)循環(huán)12h，共56個(gè)循環(huán)，28天;第二個(gè)階段是T：58℃，RH:95%的高溫高濕過程，持續(xù)7周。測(cè)試過程詳見圖2。
經(jīng)過以上兩個(gè)階段的加速環(huán)境老化后，依據(jù)EN1279-2測(cè)試中空玻璃的水氣滲透指數(shù)。
由表5數(shù)據(jù)，可知，A-1#、A-2#、A-3#、A-4#，四個(gè)配方依據(jù)EN1279-2進(jìn)行加速環(huán)境老化后，單個(gè)水氣滲透指數(shù)均≤25%，平均水分滲透指數(shù)均≤20%，均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求;但拉伸強(qiáng)度較高的A-3#配方，其水分滲透指數(shù)單個(gè)值及均值均遠(yuǎn)小于A-1#、A-2#、A-4#。原因可能是A-3#配方拉伸強(qiáng)度最大，能保證充氣中空玻璃在經(jīng)歷高低溫發(fā)生一定的變形（詞條“變形”由行業(yè)大百科提供）時(shí)，不會(huì)脫粘，且伸長(zhǎng)率適中，不會(huì)因?yàn)橥獾烂芊饽z的過度熱膨脹（詞條“熱膨脹”由行業(yè)大百科提供）而引起內(nèi)道丁基密封膠的脫粘，從而保證充氣中空玻璃良好的氣密性及水氣透過率。
4 結(jié)論
綜合本文的測(cè)試數(shù)據(jù)，可知四個(gè)配方中僅A-3#配方可完全滿足EN1279-2、-3、-4標(biāo)準(zhǔn)要求;該配方的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度最大，且伸長(zhǎng)率適中，故經(jīng)過加速環(huán)境老化后的氣體泄漏率、水氣滲透指數(shù)均是A-3#配方最小，從而保證了充氣中空玻璃良好的氣密性，可推斷出采用該配方制備的聚硫密封膠作為外道密封制備的充氣中空玻璃具有更長(zhǎng)的使用壽命及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，前景看好。
[[i]]宇波.中空玻璃失效的主要原因分析及質(zhì)量控制[J].山西建筑,2017,43(25):124-125
[[ii]]馬啟元. 中空玻璃邊緣的可靠粘接是其功能壽命的重要保障——?dú)鈮?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>荷載效應(yīng)（詞條“荷載效應(yīng)”由行業(yè)大百科提供）及粘結(jié)設(shè)計(jì)分析[A]. 北京粘接學(xué)會(huì).北京粘接學(xué)會(huì)第二十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨粘接技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展論壇論文集[C].北京粘接學(xué)會(huì):北京粘接學(xué)會(huì),2012:10.
[[iii]]程鵬,邢鳳群,金燕鴻,郭月萍,楊玉寧,馮培.充氣中空玻璃密封膠性能評(píng)價(jià)方法及選用[J].玻璃,2016,43(09):37-43
[[iv]]GB/T 29755-2013. 中空玻璃用彈性密封膠[S]. 2013
[[v]]JG/T 471-2015. 建筑門窗幕墻用中空玻璃彈性密封膠 [S]. 2015
[[vi]]程鵬,邢鳳群,郭月萍,楊玉寧,金燕鴻,馮培.《建筑門窗幕墻用中空玻璃彈性密封膠》新標(biāo)準(zhǔn)解析[J].粘接,2016,37(03):66-71.
[[vii]]EN1279-4 part 4:Methods of test for the physical attributes of edge seal[S].
[[viii]]EN1279-3 part 3:Long term test method and requirements for gas leakage and for gas concentration tolerances[S].
[[ix]]EN1279-2 part 2:Long term test method and requirements for moisture penetration[S].
