門窗幕墻用硅酮膠質(zhì)量鑒別方法
1. 前言
80年代初期，隨著中國(guó)鋁門窗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，建筑用密封膠產(chǎn)品開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)。80年代中期以后，隨著建筑幕墻技術(shù)的引入，硅酮膠產(chǎn)品開(kāi)始在國(guó)內(nèi)使用，產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展。建筑門窗幕墻用硅酮膠產(chǎn)品早期在中國(guó)完全依靠進(jìn)口，中國(guó)在該領(lǐng)域的生產(chǎn)技術(shù)完全是空白，產(chǎn)品依賴進(jìn)口，市場(chǎng)被外資企業(yè)所壟斷。此時(shí)，一批國(guó)有和民營(yíng)企業(yè)看到了硅酮膠市場(chǎng)前景，開(kāi)始自行研發(fā)建筑門窗幕墻用硅酮膠，并在生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)裝備國(guó)產(chǎn)化方面取得了突破。
進(jìn)入2000年后，中國(guó)房地產(chǎn)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，國(guó)產(chǎn)建筑硅酮膠企業(yè)也抓住這一機(jī)遇迅速成長(zhǎng)。特別是近年來(lái)，伴隨著我國(guó)建筑業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)建筑硅酮膠制造業(yè)的迅速崛起，國(guó)內(nèi)廠商的市場(chǎng)份額迅速擴(kuò)大。隨著行業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)硅酮膠生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量飛速增加，目前已逾300家，但企業(yè)規(guī)模大小不一，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，銷售量逐年增加，但產(chǎn)品銷售利潤(rùn)卻一再壓縮，使得許多企業(yè)開(kāi)始通過(guò)降低產(chǎn)品質(zhì)量，甚至以次充好來(lái)追求利潤(rùn)，貼牌、亂加填料等不規(guī)范行為也越來(lái)越多，直接造成一些玻璃幕墻工程出現(xiàn)了玻璃墜落、中空玻璃“流淚”等情況，導(dǎo)致玻璃幕墻工程質(zhì)量糾紛頻發(fā)。此外，施工方對(duì)密封膠產(chǎn)品使用的誤區(qū)以及部分施工單位“偷梁換柱”問(wèn)題的存在都使得門窗幕墻工程質(zhì)量堪憂。
本文擬通過(guò)化學(xué)分析的方法，建立解決目前門窗幕墻工程用硅酮膠常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，為保障門窗幕墻工程質(zhì)量提供測(cè)試方法支持。
2. 門窗幕墻用硅酮膠常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題
通過(guò)對(duì)門窗幕墻實(shí)際工程以及硅酮膠生產(chǎn)、銷售、施工、使用等單位的調(diào)研，總結(jié)門窗幕墻用硅酮膠產(chǎn)品質(zhì)量常見(jiàn)的問(wèn)題，歸納如下：
(1) 早期選材錯(cuò)誤。早期門窗幕墻的設(shè)計(jì)往往不被重視，或是設(shè)計(jì)人員因?qū)Ω叻肿赢a(chǎn)品性能的不了解，以及對(duì)規(guī)范的不熟悉而導(dǎo)致沒(méi)有給出正確的產(chǎn)品選擇方案，導(dǎo)致門窗幕墻工程沒(méi)有按照使用需求選擇合適的密封膠產(chǎn)品。選材問(wèn)題包括如何鑒別常見(jiàn)的幾大類密封膠，包括：硅酮類、聚硫類、聚氨酯類。
(2) 產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)玻璃幕墻工程用膠質(zhì)量良莠不齊，對(duì)于一個(gè)工程，存在先供應(yīng)真膠，后供應(yīng)假膠的做法;或是中標(biāo)產(chǎn)品與后期供貨產(chǎn)品質(zhì)量差別較大的問(wèn)題，給玻璃幕墻工程安全帶來(lái)很大隱患。雖然，對(duì)于工程質(zhì)量的監(jiān)管各有關(guān)部門一再出臺(tái)措施，但因?yàn)楦叻肿硬牧系奶厥庑裕菏褂们盀槲垂袒陌氤善罚褂弥笞兂晒袒某善罚夜袒蟮拿芊饽z在目前我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中缺乏有效的檢測(cè)方法。
(3) 密封膠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)依據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的方法和參數(shù)設(shè)立，技術(shù)要求側(cè)重物理力學(xué)性能的測(cè)試，基本不包括化學(xué)分析測(cè)試方法。然而，我國(guó)門窗幕墻工程的現(xiàn)狀與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在差距，社會(huì)誠(chéng)信體系尚不健全，以次充好的情況依然存在。這些問(wèn)題都對(duì)目前的測(cè)試方法提出挑戰(zhàn)，為此，本文擬采用一些較常見(jiàn)的化學(xué)分析手段，以期解決門窗幕墻工程中存在的硅酮膠產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。
3. 分析測(cè)試及結(jié)果分析
3.1 紅外光譜法
紅外光譜測(cè)試是利用紅外光譜對(duì)物質(zhì)分子進(jìn)行定性分析的一種常見(jiàn)測(cè)試方法，可用于鑒別化學(xué)物種。現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《紅外光譜分析方法通則》GB/T 6040中5.2.5a ATR測(cè)定方法可用于密封膠產(chǎn)品的分析測(cè)試，通過(guò)紅外光譜分析能夠有效區(qū)分各種類密封膠產(chǎn)品。
由圖1可見(jiàn)，1262cm-1處為Si-CH3吸收峰，1082～1011cm-1處為Si-O-Si的伸縮振動(dòng)吸收峰，2963cm-1為CH3的C-H非對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰。以上特征峰可作為硅酮類密封膠的鑒別特征。
由圖2可見(jiàn)，C-S鍵伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在742cm-1，1405~1115cm-1為與S相連的亞甲基-CH2-振動(dòng)峰，1724,1283cm-1處為增塑劑中酯基吸收峰。以上特征峰可作為聚硫淚密封膠的鑒別特征。
聚氨酯類密封膠的氨基甲酸酯特征峰出現(xiàn)在1725cm-1(C=O)，由圖3可見(jiàn)。
3.2 熱重分析法
熱重分析是指在程序控制溫度下測(cè)量待測(cè)樣品的質(zhì)量與溫度變化關(guān)系的一種熱分析技術(shù)，可用來(lái)分析聚合物組分，是比較常用的分析測(cè)試手段。
我們選取了兩款價(jià)格差別較大的市售硅酮結(jié)構(gòu)膠和透明硅酮膠樣品分別進(jìn)行熱重分析測(cè)試。圖4和圖5對(duì)比可見(jiàn)，透明膠樣品中低沸點(diǎn)物質(zhì)(如白油等)含量較大，約占16%，而硅酮結(jié)構(gòu)膠中低沸點(diǎn)物質(zhì)含量較低，約為3%。我們發(fā)現(xiàn)價(jià)格較低的硅酮膠產(chǎn)品中添加的易揮發(fā)物和填料較多，而價(jià)格最高、監(jiān)管最嚴(yán)的硅酮結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品則高分子主鏈的含量更大，產(chǎn)品物理力學(xué)性能和耐久性也更優(yōu)異。熱重分析法可用于實(shí)際工程中以次充好問(wèn)題的初步鑒定，對(duì)熱重分析譜圖差異較小的硅酮膠產(chǎn)品，建議進(jìn)一步進(jìn)行元素分析進(jìn)行鑒定。
3.3 元素分析法
元素分析是對(duì)已知樣品進(jìn)行具體元素的定量分析，除可測(cè)定C、H元素外，還可測(cè)得Si元素含量，可直接獲得硅酮膠產(chǎn)品中硅元素的含量。我們選取不同廠家的硅酮結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品以及同廠家的硅酮結(jié)構(gòu)膠與硅酮耐候膠產(chǎn)品分別進(jìn)行Si元素含量分析，分析測(cè)試結(jié)果如圖6。由圖6測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，不同廠家的硅酮結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品所含Si元素存在差別，雖然僅相差不到2%，產(chǎn)品的型式檢驗(yàn)結(jié)果也均合格，但Si元素含量的不同，導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)成本上存在差別，因主鏈含量的差別，造成實(shí)際工程使用耐久性的差異。圖7測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，同一廠家硅酮結(jié)構(gòu)膠比硅酮耐候膠的Si元素含量高7.7個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)品價(jià)格與產(chǎn)品性能的差異也較大，用途也不同。可見(jiàn)，元素分析測(cè)試方法對(duì)于鑒別硅酮膠產(chǎn)品優(yōu)劣、產(chǎn)品配方變化等有重要的作用，可結(jié)合熱重分析方法綜合評(píng)價(jià)和鑒定。
4. 結(jié)論
通過(guò)以上門窗幕墻用密封膠問(wèn)題的分析以及建立對(duì)應(yīng)的可解決問(wèn)題的分析測(cè)試方法，為保障門窗幕墻工程用膠的質(zhì)量提供了可操作的檢測(cè)鑒定方法。鑒于目前門窗幕墻實(shí)際存在的問(wèn)題，以及后續(xù)質(zhì)量糾紛的復(fù)雜程度，建議硅酮膠生產(chǎn)企業(yè)對(duì)不同批次不同配方的產(chǎn)品進(jìn)行化學(xué)分析測(cè)試并留存譜圖，同時(shí)，實(shí)際工程密封膠產(chǎn)品使用時(shí)也應(yīng)進(jìn)行化學(xué)分析測(cè)試并留存譜圖。上述分析測(cè)試結(jié)果檔案的建立將有助于產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題的追溯，對(duì)保障門窗幕墻工程的質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
