随着碳中和碳达峰等政策的实施,建筑技术不断发展创新,具有工期短、效率高、绿色环保等优势的装配式建筑迎来了高速发展时机。装配式建筑采用构配件现场拼装,会留下大量拼装接缝,容易成为水流渗透的通道,因此装配式混凝土构件外墙在防水上具有先天弱点。密封胶作为装配式建筑外墙防水的第一道防线,接缝材料的选择尤为重要,目前用于装配式建筑接缝的密封胶产品主要有三大类力学性能较好但易污染基材的硅酮密封胶;强度高、耐撕裂但储存稳定性较差的聚氨酯密封胶;兼具前两者优点并具有较好涂饰性的硅烷改性聚醚密封胶(MS密封胶)。

采用不同比表面积的纳米碳酸钙与1500目改性重质碳酸钙复配后填充于硅酮密封胶中,考察其对硅酮密封胶加工性能、弹性回复率及补强等性能的影响,探索改性重钙在硅酮密封胶中的作用机制。结果表明,纳米碳酸钙与1500目重质碳酸钙复配后与比表面积相当的纳米碳酸钙相比,具备更低的黏度和更高的挤出率,其中基胶黏度下降约40%,挤出率增加约30%,成品胶黏度下降约27%,挤出率增加幅度高达28%;复配后的表干时间稍有延长,弹性回复率稍有减小,而硬度与单一纳米碳酸钙相当;在力学补强效果上与单一纳米碳酸钙相当,断裂伸长率稍有减小,但浸水处理后拉伸强度及伸长率保持率有所提高,脱粘面积也有所改善。

采用氢氧化铝作为阻燃剂制备的硅酮密封剂,研究其用量、粒径对对其阻燃性能,物理性能的影响,并且探究氢氧化铝和铝硅酸盐复配对密封胶影响。结果表明,随着氢氧化铝的填入,密封胶的阻燃效果显著,但对胶的物理性能有所影响;随着阻燃剂的粒径减小,其表干时间也随之增长;并且填入两种阻燃剂,密封胶的物理性相对有所下降。

以107胶为基胶,甲基三丁酮肟基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷复配作交联剂,气相法白炭黑为补强填料,配以偶联剂和催化剂,制备了中性透明硅酮密封胶,研究了不同型号的107胶、白炭黑以及硅烷偶联剂对透明胶性能影响。结果表明,进口107胶制备的透明胶稠度稍大、伸长率稍好,模量也略大一点;瓦克白炭黑制备的密封胶弹性和挤出性都优于国产白炭黑,但是透明度稍差;KH-792比KH-550和氨基低聚物更易导致密封胶黄变。

以α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷,甲基硅油,补强填料混合物为A组分,添加复配交联剂、偶联剂,催化剂的B组分制得脱醇型硅酮密封胶。探讨了体系中不同水分含量对挤出性、硫化速率、硬度及力学性能的影响。结果表明,随着水分含量增加,A组分的挤出性呈现平缓下降、急速下降、再至平缓,外观由流淌转变成具有触变性;当A组分中水分含量在1000~2500 ppm之间时,综合性能最佳。

分别参照国标GB/T 13477.19—2017《建筑密封材料试验方法第19部分:质量与体积变化的测定》规定的金属环法和企业简易铝箔纸法对市场上40种建筑用硅酮耐候密封胶进行质量损失率测试,对两种方法试验结果进行了比对分析,探讨两种测试方法间数据的关联性以及铝箔纸法替代金属环法的可行性。

针对外墙接缝用硅酮密封胶易受温度变化、紫外线辐射、水分侵蚀等多种环境因素及与其自身材料性能影响,导致老化程度加快的情况。选择二甲基硅油[C2H6OSi)n]作为增塑剂,纳米CaCO3作为补强填料,经过交联剂和偶联剂共同作用,在催化条件下,制备得到外墙接缝使用的硅酮密封胶样品。结果表明:硅酮密封胶样品经纳米CaCO3改性后,纳米CaCO3的皂化程度、硅酮密封胶的密封性和耐水性得到提高,密封胶的拉伸粘接强度随着养护时间的延长而逐渐增大,硅酮密封胶的老化过程逐渐变慢。

对高层建筑外窗嵌缝用硅酮密封胶的保温性能进行研究。以密度、热导率和含水率3个指标作为硅酮密封胶保温性能的衡量标准,考察养护时间和养护条件对硅酮密封胶保温性能的影响。试验结果表明,外窗嵌缝基材底涂处理、合适的养护时间(≥12 d)和水光热养护条件可以提高硅酮密封胶的保温性能。

建筑幕墙密封胶在使用一定时间后,会出现干裂,粘接性能降低等问题。以α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为主要原料,研究采用107胶、甲基硅油等多种材料制备胶体混合液,分别添加3种不同的纳米活性轻质碳酸钙,并在3种混合液中继续加入催化剂与交联剂,制成JT1、JT2与JT3这3种硅酮密封胶试件,测试不同密封胶试件性能。结果表明,JT1硅酮密封的拉伸模量、挤出性以及断裂伸长率均高于其他两种试件。当添加不同含量的交联剂时,JT1硅酮密封始终保持最快的固化时间与表干时间;当试件养护时间不断增加,JT1硅酮密封胶依然可以保持最高的粘接能力与硬度,且JT1硅酮密封胶受紫外光老化与热水老化的影响较小;当热温达到90℃时,JT1硅酮密封胶的粘接强度为0.674 MPa。

采用加压鼓泡碳化工艺制备出不同晶体形状(立方体、球形、纺锤形及针形)的纳米碳酸钙,并研究其在湿气固化型单组分硅酮密封胶中的应用表现,初步探讨纳米碳酸钙粒子晶体形状对硅酮密封胶性能的影响以及作用机理。结果表明,不同晶形的碳酸钙粒子与硅酮胶基础聚合物相互作用力的大小和方向性差异,显著影响硅酮胶成品的力学性能,纳米钙晶体的球形度(球形度从高到低依次为球形、立方体、纺锤形及针形)越高,硅酮胶的弹性恢复率和断裂伸长率越高,而拉伸强度和硬度越低;反之,亦然。这一工作对于通过纳米钙晶形设计及组合来提升硅酮密封胶性能的生产实践提供直接的实验依据。