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硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的拉伸性能與耐久性

來源:鄭州大學(xué)化工學(xué)院等  作者:丁蘇華 段林麗 劉大壯  日期:2015-8-26
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  摘要:通過對(duì)7個(gè)建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠樣品的拉伸性能及相關(guān)性能的測試,討論水、熱、光(熱(水的協(xié)同作用及位移能力等因素對(duì)其拉伸粘結(jié)性及耐久性的影響,各技術(shù)指標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,以及確定耐久性評(píng)價(jià)指標(biāo)的可能性。結(jié)果表明,拉伸應(yīng)力—應(yīng)變曲線呈二次多項(xiàng)式函數(shù)關(guān)系;水的作用使拉伸粘結(jié)強(qiáng)度降低,但對(duì)伸長率的影響可能還取決于密封膠本身的內(nèi)聚力和粘結(jié)活性之間平衡的結(jié)果;硬度、拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和伸長率之間適當(dāng)?shù)膮f(xié)調(diào)可得到良好的彈性和位移性能。
  關(guān)鍵詞:硅酮結(jié)構(gòu)密封膠;拉伸粘結(jié)性;耐久性

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  由表2可見:

  (1)將硬度與拉仲模量按其實(shí)測偵從小到大排序后進(jìn)行對(duì)比可知,樣品所居順序基本相同,硬度與模最之間可視為具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

  (2)硬度與其它2個(gè)指標(biāo)表而上看根本無法找出對(duì)應(yīng)關(guān)系。高硬度會(huì)帶來大的模量、強(qiáng)度和低的仲長率(如5琳品),

  但同樣可能得出相反的結(jié)果,如3琳品與7琳品.3琳品的硬度要比r樣品的大得多,但其拉仲粘結(jié)強(qiáng)度并不比7`.高,而仲長率反而遠(yuǎn)高于7

  (3)拉仲粘結(jié)性與斷裂仲長率幾個(gè)指標(biāo)的數(shù)值之間也似乎不存在相互的對(duì)應(yīng)關(guān)系,如2樣品與3樣品,并不是拉仲粘結(jié)強(qiáng)度高,就對(duì)應(yīng)于低的斷裂伸長率。再次說明了拉仲粘結(jié)性能的復(fù)雜性,它不僅取決于產(chǎn)品的配方體系、內(nèi)聚力、粘結(jié)活性,還取決于幾個(gè)因素之間的協(xié)調(diào)作用。

  2.5位移性能與拉仲粘結(jié)性的關(guān)系

  位移性能是指硅酮結(jié)構(gòu)密封膠在建筑接縫發(fā)生位移時(shí)能保持有效密封的能力,可通過模擬實(shí)際使用條件的熱脹冷縮來測試硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的位移能力。采用與拉仲粘結(jié)性相同的粘結(jié)試件,按GBIT 13477.13一2002《建筑密封材料試驗(yàn)方法,(第13部分:冷拉一熱壓后粘結(jié)性的測定)規(guī)定的試驗(yàn)條件進(jìn)行冷拉一熱壓循環(huán)試驗(yàn),所用拉壓幅度為20%試驗(yàn)結(jié)束后,檢查試件粘結(jié)破壞的深度,以不大于2mm為位移性能合格。試驗(yàn)結(jié)果7個(gè)樣品中有3個(gè)合格,另外幾個(gè)均有不同程度的粘結(jié)破壞。位移性能按破壞程度由小到大的樣品編號(hào)排序?yàn)?4<6<7<1<2<5<3

  將此順序與表2所示進(jìn)行對(duì)比,同樣發(fā)現(xiàn)其與表2中任何一個(gè)指標(biāo)都無法直接對(duì)應(yīng)。因此從位移性能指標(biāo)也驗(yàn)證了拉伸粘結(jié)性能的復(fù)雜性。同時(shí)從位移性能合格的3個(gè)樣品(4、6和7)來看,它們的硬度適中,拉仲強(qiáng)度和仲長率在幾個(gè)樣品中也居中,說明硬度和強(qiáng)度之間良好的協(xié)調(diào)有利于產(chǎn)品表現(xiàn)出優(yōu)良的位移性能,也反映出產(chǎn)品良好的彈性。

  2.6確定耐久性評(píng)定指標(biāo)的可能性

  在近期已修訂或制訂的與密封材料柑關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中,均采用LSO 11600:2002的規(guī)定,拉仲粘結(jié)強(qiáng)度和斷裂仲長率已不再作為產(chǎn)品質(zhì)量的判定指標(biāo),而代之以拉仲模最,同時(shí)

  產(chǎn)品位移能力分級(jí)也依據(jù)23℃和-20℃時(shí)的拉仲模最值來判定。因此我們探討了在硅酮結(jié)構(gòu)密封膠國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的浸水條件和浸水光IR條件下,60%拉仲模量、拉仲粘結(jié)強(qiáng)度和伸長率之間有沒有相關(guān)性,可否用來進(jìn)行老化性能的評(píng)定。計(jì)算不同試驗(yàn)條件下3個(gè)拉仲粘結(jié)性能指標(biāo)的老化速率(老化速率是指某指標(biāo)經(jīng)歷一段老化時(shí)間后性能的降低率),計(jì)算結(jié)果見表3。

  由表3可以看出:

  (1)浸水7 d(168 h)的老化速率在10~10數(shù)量級(jí)。浸水光照300 h的老化速率均在1護(hù)數(shù)量級(jí),遠(yuǎn)大于浸水,說明協(xié)同作用對(duì)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的老化加速性大。

  (2)不同老化條件對(duì)斷裂仲長率的老化加速性大于對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響。

  2.7 3個(gè)指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系討論

  選擇將表3中所列原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)按浸水后和浸水光照后2個(gè)試驗(yàn)條件為座標(biāo)軸統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法。按數(shù)值大小排隊(duì)作圖進(jìn)行回歸,如圖6所示。

  圖6共有19個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)(已刪去其中1個(gè)明顯離群的點(diǎn)),相關(guān)系數(shù)為0.791,與及格標(biāo)準(zhǔn)相比,即置信度為M標(biāo)志有99%的概率)也只要求0.575,因此可判定3個(gè)指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系是肯定能夠成立的。因而在此2種老化條件下3個(gè)指標(biāo)均可用來表征其耐久性。

 

  3.結(jié)論

  根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果,若按修訂后的GB 16776目對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行綜合判定,僅有4'樣品和1.樣品(位移性能未列入標(biāo)準(zhǔn))符合要求。從表2可以看出,他們的硬度均在50以下,具備較高的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)闹匍L率。

  由此可得出如下結(jié)論:

  (1)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠拉仲粘結(jié)性應(yīng)力一應(yīng)變曲線呈現(xiàn)出符合二次多項(xiàng)式函數(shù)關(guān)系。

  (2)水促使硅酮結(jié)構(gòu)密封膠水解反應(yīng)的發(fā)生而使拉仲粘結(jié)強(qiáng)度下降。

  (3)光一熱一水的協(xié)同作用比單一水因素對(duì)性能指標(biāo)的老化速率大。

  (4)不同條件下老化機(jī)理的復(fù)雜性造成拉仲粘結(jié)性各指標(biāo)間無直接對(duì)應(yīng)關(guān)系,尤其是仲長率,需考慮多方面的因素。

  (5)硬度和60%模量之間有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,更重要的是,硬度、拉仲粘結(jié)強(qiáng)度和仲長率之間的協(xié)調(diào)不僅可得到良好的位移性能,且其多項(xiàng)指標(biāo)也易滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

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