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硅酮膠二十年發展概覽之一：硅酮膠在歐美

作者:王躍林

有機硅建筑密封膠（俗稱硅酮膠，下同）作為有機硅高分子材料的重要組成部份，它在室溫下無需加熱，光照或其他條件即可固化變為彈性橡膠，使用非常方便，除具有一般有機硅材料的耐高低溫、耐氣候老化、高電絕緣等優異特性外，還具有對各類基材的粘結性好，抗變位能力強等特點，已發展成為現代建筑裝飾的重要密封材料，用戶可以根據不同用途選擇相應類型的產品。

歐美發達國家在上世紀五十年代初就開發了雙組份硅酮密封膠產品用于建筑業，六十年代初有高性能單組份硅酮建筑密封膠出售，七十年代硅酮結構密封膠首次用于全隱框玻璃幕墻的結構粘接裝配工程，到現在已實際投入使用超過40年，使用效果良好。在硅酮膠發展的同期，世界上還開發了其他幾種性能較好的密封膠，主要有聚硫、聚氨酯、丙烯酸型、丁基型等產品，但從綜合性能比較而言，硅酮密封膠最優秀，使其成為玻璃幕墻中唯一使用的結構、耐候密封膠品種。從使用量來看，國外由于硅酮密封膠售價要高于其他產品，故僅占有密封膠使用量的三分之一左右，但已出現逐步取代其他密封膠的趨勢，或者用普通的有機材料對有機硅高分子進行改性制備具有相似性能并且成本較低的密封膠品種。國內的情況則與之相反，除丙烯酸類密封膠價格比較低、使用量較大外，聚硫和硅酮價格接近，聚氨酯的價格反而比硅酮高，使得硅酮密封膠占據的市場份額超過了70%。國外硅酮膠經過幾十年的發展，在原材料及專用生產設備方面配套都非常好，已實現了大批量連續化生產，主要的生產商集中在全球幾大有機硅公司，大部分制造商的年產量超過萬噸，全世界的總產量超過600kt/a.

有機硅結構密封膠在建筑裝飾行業俗稱為硅酮結構膠（下同），作為室溫固化（RTV）硅橡膠中的重要組成部分，在室溫下無需加熱，光照或其他特殊條件即可固化為彈性體，使用十分方便，按固化方式它又分為單組分（RTV-1）和雙組分（RTV-2）兩大類，其中RTV-1主要用于小型幕墻和現場施工，RTV-2主要用于大型幕墻施工。硅酮結構膠除了具有有機硅材料的耐高低溫，耐氣候老化以及耐臭氧等顯著特點外，還具有對多種基材的粘接性好，抗位移能力強等特點，成為隱框幕墻關鍵的也是唯一的結構粘接密封材料，既具有使建筑內部與外界完全隔開的密封性能，同時又將玻璃等裝飾板片牢固地粘接在與建筑物連為一體的金屬骨架上，將玻璃等承受的永久荷載（自重）、風荷載、熱變形，地震作用等傳遞到骨架及建筑主體結構，由于硅酮結構膠本身具有很好的彈性變形能力，使得建筑物主體與裝飾玻璃板片間形成彈性連接，大大減少了地震和颶風等自然災害的破壞程度，這是隱框幕墻具有的非常顯著的優點。

在上世紀六十年代末，硅酮結構膠開始在建筑物門廳或大堂、鋪面的落地玻璃的安裝中使用，它實際上是一種半隱框玻璃幕墻，在1970年開始用于鋁合金半隱框玻璃幕墻。1971年產生了第一個由硅酮結構膠裝配的全隱框鋁合金玻璃幕墻，1976年硅酮結構膠用于半隱框中空玻璃幕墻，1978年用于全隱框中空玻璃幕墻。從此，硅酮結構膠開始在歐美，亞洲及全世界的隱框、半隱框玻璃幕墻中大量使用。

雖然全隱框玻璃幕墻與半隱框和明框幕墻及其他結構相比，抗震及抗臺風等性能更為優越，但由于其沒有機械固定裝置，因此比其他裝飾結構具有更大的安全風險。人們對硅酮結構膠的耐久性給予了極大的關注，許多學者也進行了大量的人工加速老化試驗，得出的結論是硅酮結構膠在30年內的性能基本保持不變，20年人工自然暴曬試驗也證明硅酮結構膠性能變化很小，但這些試驗的結果卻無法給玻璃幕墻的壽命下準確結論，因為涉及的因素太多，例如結構膠在實際使用過程中的受力狀態與試驗條件完全不同，所用的鋁材與氧化膜粘接強度是否足夠大并保持不變，鍍膜玻璃與鍍膜的附著力大小，打膠操作工人的熟練程度等等不確定因素。到目前為止，對用硅酮結構粘接密封的全隱框玻璃幕墻的安全壽命的權威性說法是第一個幕墻有30年的歷史而沒有出現任何問題，全世界的玻璃幕墻也沒有因為結構膠的原因而發生重大安全事故，用戶應該采用被證明過的材料和技術工藝，在幕墻的制作和安裝過程中要有好的質量控制程序，并在以前SSG系統成功使用經驗的基礎上來設計和使用幕墻。本文作者2002年到美國Florida 參加ASTM會議時親自去全世界第一座中空玻璃幕墻建筑考察，該樓于1978年建成，所處的環境比較惡劣，到現在有30多年的使用歷史，仍然保持良好狀態。