門窗幕墻用硅酮膠質量鑒別方法
1. 前言
80年代初期，隨著中國鋁門窗產業的發展，建筑用密封膠產品開始進入中國。80年代中期以后，隨著建筑幕墻技術的引入，硅酮膠產品開始在國內使用，產業逐步發展。建筑門窗幕墻用硅酮膠產品早期在中國完全依靠進口，中國在該領域的生產技術完全是空白，產品依賴進口，市場被外資企業所壟斷。此時，一批國有和民營企業看到了硅酮膠市場前景，開始自行研發建筑門窗幕墻用硅酮膠，并在生產技術和生產裝備國產化方面取得了突破。
進入2000年后，中國房地產經濟蓬勃發展，國產建筑硅酮膠企業也抓住這一機遇迅速成長。特別是近年來，伴隨著我國建筑業的持續高速發展，國內建筑硅酮膠制造業的迅速崛起，國內廠商的市場份額迅速擴大。隨著行業的發展，國內硅酮膠生產企業數量飛速增加，目前已逾300家，但企業規模大小不一，產品質量參差不齊，銷售量逐年增加，但產品銷售利潤卻一再壓縮，使得許多企業開始通過降低產品質量，甚至以次充好來追求利潤，貼牌、亂加填料等不規范行為也越來越多，直接造成一些玻璃幕墻工程出現了玻璃墜落、中空玻璃“流淚”等情況，導致玻璃幕墻工程質量糾紛頻發。此外，施工方對密封膠產品使用的誤區以及部分施工單位“偷梁換柱”問題的存在都使得門窗幕墻工程質量堪憂。
本文擬通過化學分析的方法，建立解決目前門窗幕墻工程用硅酮膠常見的質量問題，為保障門窗幕墻工程質量提供測試方法支持。
2. 門窗幕墻用硅酮膠常見的質量問題
通過對門窗幕墻實際工程以及硅酮膠生產、銷售、施工、使用等單位的調研，總結門窗幕墻用硅酮膠產品質量常見的問題，歸納如下：
(1) 早期選材錯誤。早期門窗幕墻的設計往往不被重視，或是設計人員因對高分子產品性能的不了解，以及對規范的不熟悉而導致沒有給出正確的產品選擇方案，導致門窗幕墻工程沒有按照使用需求選擇合適的密封膠產品。選材問題包括如何鑒別常見的幾大類密封膠，包括：硅酮類、聚硫類、聚氨酯類。
(2) 產品質量問題。目前國內玻璃幕墻工程用膠質量良莠不齊，對于一個工程，存在先供應真膠，后供應假膠的做法;或是中標產品與后期供貨產品質量差別較大的問題，給玻璃幕墻工程安全帶來很大隱患。雖然，對于工程質量的監管各有關部門一再出臺措施，但因為高分子材料的特殊性：使用前為未固化的半成品，使用之后變成固化的成品，且固化之后的密封膠在目前我國的標準規范中缺乏有效的檢測方法。
(3) 密封膠產品標準多數依據美國標準的方法和參數設立，技術要求側重物理力學性能的測試，基本不包括化學分析測試方法。然而，我國門窗幕墻工程的現狀與發達國家還存在差距，社會誠信體系尚不健全，以次充好的情況依然存在。這些問題都對目前的測試方法提出挑戰，為此，本文擬采用一些較常見的化學分析手段，以期解決門窗幕墻工程中存在的硅酮膠產品質量問題。
3. 分析測試及結果分析
3.1 紅外光譜法
紅外光譜測試是利用紅外光譜對物質分子進行定性分析的一種常見測試方法，可用于鑒別化學物種。現行國家標準《紅外光譜分析方法通則》GB/T 6040中5.2.5a ATR測定方法可用于密封膠產品的分析測試，通過紅外光譜分析能夠有效區分各種類密封膠產品。
由圖1可見，1262cm-1處為Si-CH3吸收峰，1082～1011cm-1處為Si-O-Si的伸縮振動吸收峰，2963cm-1為CH3的C-H非對稱伸縮振動峰。以上特征峰可作為硅酮類密封膠的鑒別特征。
由圖2可見，C-S鍵伸縮振動出現在742cm-1，1405~1115cm-1為與S相連的亞甲基-CH2-振動峰，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在1725cm-1(C=O)，由圖3可見。
3.2 熱重分析法
熱重分析是指在程序控制溫度下測量待測樣品的質量與溫度變化關系的一種熱分析技術，可用來分析聚合物組分，是比較常用的分析測試手段。
我們選取了兩款價格差別較大的市售硅酮結構膠和透明硅酮膠樣品分別進行熱重分析測試。圖4和圖5對比可見，透明膠樣品中低沸點物質(如白油等)含量較大，約占16%，而硅酮結構膠中低沸點物質含量較低，約為3%。我們發現價格較低的硅酮膠產品中添加的易揮發物和填料較多，而價格最高、監管最嚴的硅酮結構膠產品則高分子主鏈的含量更大，產品物理力學性能和耐久性也更優異。熱重分析法可用于實際工程中以次充好問題的初步鑒定，對熱重分析譜圖差異較小的硅酮膠產品，建議進一步進行元素分析進行鑒定。
3.3 元素分析法
元素分析是對已知樣品進行具體元素的定量分析，除可測定C、H元素外，還可測得Si元素含量，可直接獲得硅酮膠產品中硅元素的含量。我們選取不同廠家的硅酮結構膠產品以及同廠家的硅酮結構膠與硅酮耐候膠產品分別進行Si元素含量分析，分析測試結果如圖6。由圖6測試結果可見，不同廠家的硅酮結構膠產品所含Si元素存在差別，雖然僅相差不到2%，產品的型式檢驗結果也均合格，但Si元素含量的不同，導致實際生產成本上存在差別，因主鏈含量的差別，造成實際工程使用耐久性的差異。圖7測試結果可見，同一廠家硅酮結構膠比硅酮耐候膠的Si元素含量高7.7個百分點，產品價格與產品性能的差異也較大，用途也不同。可見，元素分析測試方法對于鑒別硅酮膠產品優劣、產品配方變化等有重要的作用，可結合熱重分析方法綜合評價和鑒定。
4. 結論
通過以上門窗幕墻用密封膠問題的分析以及建立對應的可解決問題的分析測試方法，為保障門窗幕墻工程用膠的質量提供了可操作的檢測鑒定方法。鑒于目前門窗幕墻實際存在的問題，以及后續質量糾紛的復雜程度，建議硅酮膠生產企業對不同批次不同配方的產品進行化學分析測試并留存譜圖，同時，實際工程密封膠產品使用時也應進行化學分析測試并留存譜圖。上述分析測試結果檔案的建立將有助于產品質量問題的追溯，對保障門窗幕墻工程的質量具有重要的現實意義。
