玻璃胶-一种家庭常用的黏合剂

玻璃胶(英文名:Silicone 学名:有机硅建筑密封胶),又称硅酮胶,主要成份是硅酸钠,由硅酸钠和醋酸再加上有机的硅酮材料组成,因为硅酸钠溶于水,使南北两地出现了不同的叫法,在南方别称为水玻璃,在北方别称为泡花碱,作为有机硅高分子材料的重要组成部份,它在室温下无需加热,光照或其他条件即可固化变为弹性橡胶,使用非常方便,除具有一般有机硅材料的耐高低温、耐气候老化、高电绝缘等优异特性外,还具有对各类基材的粘结性好、抗变位能力强等特点,其主要作用是将相关玻璃类材料的产品与其它相应的基材进行粘合且达密封效果。

中国硅酮胶的开发工作始于上世纪六十年代,主要用于国防工业,到八十年代开始逐渐转向民用。进入1990 年后,开发速度明显加快,广东南海嘉美公司在 1993 年建成了第一条 4000t/a酸性胶生产线,首次实现了中国硅酮胶的大批量国产化,截至2014年中国大大小小的硅酮胶企业超过150家,实际年产量已超过 400kt,实现了大批量出口。

发展历史

欧美国家玻璃胶发展史

上世纪五十年代初欧美国家开发了双组份硅酮密封胶产品用于建筑业,六十年代初有高性能单组份硅酮建筑密封胶出售,七十年代硅酮结构密封胶首次用于全隐框玻璃幕墙的结构粘接装配工程,到现在已实际投入使用超过 40 年,使用效果良好。

中国玻璃胶发展史

中国玻璃胶产业的发源地是在四川,1970 年晨光化工研究院为中国人造卫星太阳能电池板开发了高性能的有机硅粘结剂,它就是现代硅酮建筑结构胶的前身。1980年晨光化工研究院承担了国家“七五”重点科技攻关项目,进行硅酮建筑密封胶的开发,并向四川、江苏、广东等地的三家企业进行了技术转让,从 1990 年开始为硅酮胶的工业化生产而专门设计生产了 200升、500 升和 1000 升真空行星搅拌混合机,四川在为中国企业提供硅酮胶技术与设备的同时还及时输出人才,使得中国成为世界硅酮胶的重要生产基地。

中国硅酮胶的开发虽然工作始于上世纪六十年代,但主要用于国防工业,到八十年代开始转向民用,但由于条件的限制,并没有大量的产品投放市场。进入 1990 年后,开发速度明显加快,广东南海嘉美公司在 1993 年建成了第一条 4000t/a 酸性胶生产线,首次实现了中国硅酮胶的大批量国产化,截至2014年中国拥有 20kt/a的生产线的硅酮胶生产企业超过十五家,中国大大小小的硅酮胶企业超过 150 家,生产能力超过 500kt ,实际年产量已超过 400kt。由于主要原材料已基本实现国产化,国产产品在生产和使用数量方面已大大超过进口产品 , 已有不少公司的产品实现了大批量出口。

生产工艺

主要工艺

硅酮密胶的生产工艺分为一步法和二步法(也称基料法)。一步法具有生产周期短、生产设备简单等特点,因此传统生产工艺主要采用一步法。但由于硅酮密胶中添加了大量增塑剂和填充料,一步法工艺生产的产品性能波动大,贮存稳定性不佳,采用二步法可以改善这些不足。

生产流程

一步法:把基胶与经高温烘过而脱去了大部分挥发份(主要为水份)的沉淀白炭黑粉料及其他助剂一起加入高速混合机中一次混成成品胶料。步骤简单,只需要用干燥箱和混合机即可。

二步法:第一步,先把基胶与沉淀白炭黑粉料混合后,经真空加热脱挥发份(主要为水份),制成基料,第二步把基料与其他助剂等在高速混合机或静态器中混合成成品胶料。操作步骤多,相较于一步法设备更多。

关键技术

基于室温硫化硅橡胶主要用作粘接剂及密封剂而且是通过湿气硫化的特性因而对原料、混合工艺及环境条件有一些特殊要求。一般说单组分室温硫化硅橡胶应满足以下要求:1、胶料细腻各组分分散均匀;2、包装容器密封性好胶料贮存期长(超过半年)既不发生凝胶化也无不硫化或硫化慢等;3、作为密封使用的产品应有良好的触变性既有足够的挤出速度容易从封筒挤出施工又不能从密封部位甚至是垂直部位流淌或下垂;4、遇湿气后消粘(触干)快硫化速度也较快;5、硫化后的密封胶应有符合要求的模量。为了达到上述要求在配制室温硫化硅橡胶过程中必须严格控制所用原料的品质与含量并且在干燥环境中混配以防胶料接触湿气过早硫化。

分类

按单双组份分类

玻璃胶从产品包装上可分为两类:单组份和双组份。

单组份玻璃胶

单份玻璃胶其固化是靠接触空气中的水分而产生物理性质的改变。

双组份玻璃胶

双组份则是指玻璃胶分成A、B两组,任何一组单独存在都不能形成固化,需要先将两组分混合均匀,然后在一定的时间内将胶注入用胶部位,固化速度较快。

按性质分类

常见玻璃胶按性质分类有中性玻璃胶、酸性玻璃胶和水性玻璃胶。在家装过程中需对胶的性能进行了解后,针对不同材质分别使用。

酸性玻璃胶

酸性玻璃胶,具有腐蚀性,并且伴有刺激性气味,粘结力强、使用方便、表干快、无垂流,具有良好弹性和粘接性能,能在广泛的气候条件下使用,并具有优越的耐候性和较强的预防光线直射、风雪、大气污染等自然侵蚀的性能,对玻璃、铝材、PVC花岗石的粘合及大部份塑胶制品,具有良好的密封效果。主要适用于金属与塑料、铝合金门窗、店面橱窗、天窗、塑胶之间、玻璃之间的密封防漏,但不可用于结构玻璃装配。

中性玻璃胶

中性玻璃胶,属于油性胶水,使用有机溶剂,常见的有甲醇、甲苯、松香水等。主要用于幕墙耐候密封,如玻璃幕墙,基板材料幕墙、石材干挂的耐候密封方面,适用于大理石,金属类材料、玻璃等材质,主要优点是耐候性较好、成膜性佳、适用范围广、克服了酸性玻璃胶对金属性材料的腐蚀、刺激性比酸性玻璃胶小、牢固程度高、PU能贴热风胶,主要缺点是粘结力偏弱。

水性玻璃胶

水性玻璃胶,属于水性胶水,使用无机溶剂,常以水作为溶剂。主要优点是:通过乳化设备将丙烯酸与聚氨酯树脂进行乳化后形成的胶液,使得其品种可调配性强、相较于其他性质的胶水更环保、干透后可在表面刷漆、价格较为便宜;缺点是:黏结力也偏弱、固化时间长、弹力较差、成膜性差、寒冷天气下易冻结。

基本用途

门窗玻璃的粘接。

门窗玻璃的粘接主要使用非结构性硅酮胶,硅酮密封胶的基础化合物由硅氧键组成,与C-C、C-O、C-N键的键能相比,Si-O的键能最高,为 444kJ·mol-1,如此高的键能决定了硅酮胶良好的性能,因此硅酮胶被广泛地运用到受紫外线照射的门窗玻璃粘接中,是粘接门窗的主流产品。

在铝合金窗刚兴起时,用于粘接的是酸性硅酮胶,因酸性硅酮胶的固化速度快;彩色铝合金门窗则更推荐使用硅酮胶作为粘接材料,但若使用酸胶,则硅酮胶容易对铝合金基材有腐蚀作用。在大多数情况下,面对彩色铝合金门窗的粘接,更加推荐使用不含白油的中性硅酮胶,而中性硅酮胶中,酮肟型和醇型胶使用较为普遍。脱酮肟型硅酮胶固化速度比醇型胶快,综合性能佳,储存稳定性好,基本无腐蚀性。脱醇型硅酮胶气味较小、相对环保,对基材无腐蚀性,但储存稳定性差。因此中性硅酮胶更受用户的喜爱。

玻璃幕墙的粘接密封

硅酮胶为玻璃幕墙的主要粘接材料,根据《玻璃幕墙工程技术规范》中的明确规定,硅酮密封胶建议被使用在玻璃幕墙,GB16776-2005标准中规定,硅酮结构胶的物理力学性能拉伸粘接强度在23℃时应大于等于0.6MPa,90℃、-30℃、浸水后、水-紫外线光照后应大于等于0.45MPa,23℃时的最大拉伸强度时伸长率应大于100%。目前市面上主流的几种结构胶的实测强度均大于国标要求,因此可以说明,硅酮结构胶非常适用于大型幕墙的结构性粘接,同时兼顾幕墙的美观及质量。

零件的粘接

发动机、变速箱、法兰件等需要保证密封性的零配件,传统使用密封材料是橡胶垫、石棉垫、软木垫和纸垫,但是采用上述传统密封圈很难保证零件在装配完成后不发生密封失效,为了解决传统密封圈的问题,免垫片胶受到市场的欢迎。

免垫片胶是一种新型的室温硫化硅酮密封胶,其最大的特点是可以不受接合面形状和面积的限制,从而对零件进行密封,并且可以降低零件的加工精度。零件的使用场景一般温度较高以及表面常有油渍附着,因此对免垫片胶的要求必须为耐高温性好,耐油性佳等。不同于普通建筑用硅酮胶,免垫片胶通常采用特殊的硅树脂、助剂和填料,因此其耐油性和耐高温性优于普通建筑用硅酮密封胶。免垫片胶在使用前仅需对零件表面清洁,再根据所需密封零件的形状,用免垫片胶进行均匀施胶,清除多余胶浆后,再安装所需要密封的零件即可等待胶浆完全固化。

电子元器件的灌封粘接

硅酮胶拥有的耐高低温、耐气候老化、电绝缘性等特性在电子电器领域中的广泛应用。在电子电器领域中,往往要求胶粘剂对电器元件无腐蚀,因此脱醇型硅酮胶十分适用于该行业。电子行业的发展给电子电器用硅酮胶提出了更高的要求,电子硅酮胶通常用于电子原件的涂敷保护、模块薄层的灌封、电子元件的粘接密封固定、灯饰的粘接密封、光伏组件的密封等多种用途。电子硅酮胶通常对于粘度、稠度、阻燃性、腐蚀性有一定的要求,而单组分脱醇型硅酮密封胶的特点是强度高、对多种金属无腐蚀性,十分适用于电子元器件的粘接密封。

发展趋势

中国普通复合用溶剂型玻璃胶、双组分聚氨酯胶粘剂玻璃胶生产技术已完全掌握,部分生产厂家工艺成熟,质量稳定,可完全替代进口产品;中国加入WTO以来,复合厂家注重提高技术,更新复合设备,配合环保型胶粘剂推广,打破环保技术壁垒,适应全球化发展要求;胶粘剂研制单位、生产厂家加快环保替代品的开发,使产品综合性能满足复合要求;加速制订产品行业标准,以建立技术屏障,保护民族产业。

北京2008年奥运会大部分比赛场馆和上海世博会大部分场馆主要采用中国硅酮胶产品,高度超过 100 层的广州国际金融中心(简称西塔)也成功使用了中国品牌,中国国产产品的市场占有率已从零迅速上升到70%左右,截至2014年已大大超过国外品牌而占据国内市场的主要份额。所有这些充分说明了中国在硅酮结构胶这一高技术产品领域的迅速崛起。随着中国大型幕墙公司的成长,在国外承建了不少大型幕墙项目,中国硅酮幕墙胶产品也作为配套材料源源不断进入国际市场,世界最高的建筑迪拜哈利法塔也是采用中国的硅酮幕墙产品,充分说明中国企业生产的硅酮幕墙胶产品具有世界一流水平,其他硅酮胶产品也凭借价廉物美占据了全球 40% 以上的份额!2014年以来,中国硅酮胶企业主要在实现硅酮胶生产工艺的连续化方面进行了大量技术改造,大大提高了生产效率,有效降低了正常损耗和能耗,超过 60%的中国品牌都采用了先进的连续化生产工艺,实现了跨越式发展,达到了世界先水平。

相关品牌

相关标准

玻璃胶适用国家标准GB16776-2005。

外观要求

产品应为细腻、均匀膏状物,无气泡、结块、凝胶、结皮,无不易分散的析出物。双组分产品两组分的颜色应有明显区别。

物理力学性能

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