既有硅酮类密封胶、结构胶拉伸性能测定方法与流程

本发明涉及硅酮类密封胶、结构胶拉伸性能测定领域，特别是指一种既有硅酮类密封胶、结构胶拉伸性能测定方法。

背景技术：

硅酮类密封胶、结构胶是以聚二甲基硅氧烷为主要原料，辅以交联剂、填料、增塑剂、偶联剂、催化剂在真空状态下混合而成的膏状物，在室温下通过与空气中的水发生反应固化形成弹性硅橡胶。硅酮类密封胶主要用于各种玻璃幕墙耐候密封，金属、玻璃、铝材、瓷砖、有机玻璃、镀膜玻璃间的接缝密封，混凝土、水泥、砖石、岩石、大理石、钢材、木材、阳极处理铝材及涂漆铝材表面的接缝密封等。硅酮类结构胶主要用于玻璃幕墙的金属和玻璃间结构或非结构性粘合装配，中空玻璃的结构性粘接密封(二道密封胶)等。

硅酮类密封胶、结构胶的拉伸性能指标应符合jg/t475-2015《建筑幕墙用硅酮结构密封胶》、gb16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》、gb/t29595-2013《地面用光伏组件密封材料硅橡胶密封剂》等相关产品标准中的指标要求。上述产品标准中的试验方法均参照gb/t528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应性能的测定》，和/或gb/t13477.8-2002《建筑密封材料测定方法，第8部分：拉伸粘结性的测定》中的规定进行。gb/t528-2009和gb/t13477.8-2002均规定了试件的形状、尺寸和制备方法，其中gb/t528-2009规定的试件为哑铃型试件等，gb/t13477.8-2002规定的试件为工字形试件等。

但是，jg/t475-2015和gb/t29595-2013规定的是未使用的硅酮类密封胶、结构胶的性能测定方法，对既有硅酮类密封胶、结构胶不适用，既有硅酮类密封胶、结构胶是指既有建筑、门窗、光伏组件上已经使用并固化的硅酮类密封胶、结构胶。因为未使用的密封胶、结构胶没有固化，可以制备成任意形状和尺寸，然后固化，即可得到任意形状和尺寸的试件，可以满足gb/t528-2009和gb/t13477.8-2002的要求，而既有硅酮类密封胶、结构胶已经固化，从既有硅酮类密封胶、结构胶上取样时，由于既有硅酮类密封胶、结构胶的尺寸限制，不能得到符合gb/t528-2009和gb/t13477.8-2002规定形状和尺寸的试件，无法进行性能测定。

技术实现要素：

本发明提供一种既有硅酮类密封胶、结构胶拉伸性能测定方法，本发明填补了既有建筑、门窗、光伏组件上既有硅酮类密封胶、结构胶无拉伸性能试验方法的空白，确保所得结果的可靠性，实现对该类产品的安全性、合规性进行有效评价。并且本发明科学、合理，简单易行，设备简单，可以节约大量现场试验成本，易于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

本发明提供一种既有硅酮类密封胶、结构胶拉伸性能测定方法，包括：

步骤1：对既有硅酮类密封胶、结构胶进行取样，得到胶条试样；

步骤2：制备与所述胶条试样颜色不同的硅酮类密封胶、结构胶，作为修补胶；

步骤3：将所述修补胶刮涂和/或挤注到胶条试样上，并使所述修补胶固化，得到注块；

步骤4：对所述注块进行剥片和/或裁剪，得到规定尺寸的试样，其中所述试样的有效试验部分全部为既有硅酮类密封胶、结构胶。

进一步的，所述步骤3包括：

步骤31：将模框放置到基材上；

步骤32：在胶条试样其中一个平整面上刮涂修补胶；

步骤33：将胶条试样带有修补胶的一面朝向基材的方向按压在模框的中心部位；

步骤34：将修补胶挤注在模框内，刮平后除去模框；

步骤35：在规定的环境下养护规定的时间，使修补胶固化，除去基材，得到注块。

进一步的，所述步骤4包括：

步骤41：对所述注块进行剥片，得到包括既有硅酮类密封胶、结构胶的薄片；

步骤42：将所述薄片裁剪成符合要求的哑铃型试件，所述哑铃型试件中心部的狭窄部区域全部是既有硅酮类密封胶、结构胶。

进一步的，所述步骤4包括：

步骤41’：对所述注块进行剥片，并使用裁刀对既有硅酮类密封胶、结构胶部分进行裁切，得到胶条区域；

步骤42’：在胶条区域相对的两个侧面上刮涂修补胶，并粘结在平板玻璃中心部位；

步骤43’：在规定的环境下养护规定的时间，使修补胶固化，得到工字型试件。

进一步的，所述步骤2包括：

步骤21：将聚二甲基硅氧烷与纳米活性碳酸钙在捏合机中真空加热脱水共混，冷却后得到基础胶；

步骤22：将颜料与二甲基硅油在研磨机内研磨，得到颜料组合物；

步骤23：将基础胶、颜料组合物和辅料在行星搅拌机或高速分散搅拌机中真空搅拌，得到修补胶。

进一步的，所述步骤1之后，步骤2之前还包括：

步骤11：对胶条试样进行清洗，并擦拭干净；

步骤12：测试胶条试样的邵氏硬度；

步骤13：根据胶条试样的邵氏硬度，调整不同粘度范围的聚二甲基硅氧烷的使用比例，使得最终制成的修补胶固化后的邵氏硬度与胶条试样的邵氏硬度的差距在设定范围内。

进一步的，所述辅料包括甲基三丁酮肟硅烷、二甲基硅油、乙烯基三丁酮肟基硅烷、二月桂酸二丁基锡、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

进一步的，所述方法还包括：

步骤5：对多个试样进行拉伸试验，选取有效试验部分破坏的试样的试验数据，根据试验数据计算既有硅酮类密封胶、结构胶拉伸性能。

进一步的，所述方法还包括：

步骤6：使用修补胶填充既有硅酮类密封胶、结构胶的取样处。

本发明具有以下有益效果：

本发明填补了既有建筑、门窗、光伏组件上既有硅酮类密封胶、结构胶无拉伸性能试验方法的空白，实现对既有硅酮类密封胶、结构胶的老化程度、安全性能进行有效评价。本发明将胶条试样与修补胶粘合在一起，打破了既有硅酮类密封胶、结构胶的固有尺寸限制，使得能够制备得到要求形状和尺寸的试件，实现了最终用于试验的试件，在尺寸上的合规性，以及试验过程中应力传递与破坏形式的有效性，从而确保所得结果的可靠性，构建起所得结果与该产品国家/行业标准中拉伸性能指标要求的相关性，实现对该类产品的安全性、合规性进行有效评价。并且本发明科学、合理，简单易行，设备简单，可以节约大量现场试验成本，易于推广使用。

附图说明

图1为对中空玻璃上的硅酮类密封胶进行取样的示意图；

图2为对胶条试样刮涂修补胶的示意图；

图3为哑铃型试件的示意图；

图4为工字型试件的示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明提供一种既有硅酮类密封胶、结构胶拉伸性能测定方法，包括：

步骤1：对既有硅酮类密封胶、结构胶进行取样，得到胶条试样；优选通过美工刀进行取样。如图1所示，图1为中空玻璃，其中，3为硅酮类密封胶，2为玻璃，1为取样后的破损处。取样时，不宜从密封胶、结构胶的粘结起始或结束部位开始，最好从中间部位取样；刀片尽可能贴近粘结面，尽量减少取样过程中对胶条宽度的损失；对中空玻璃二道胶取样时，刀片切割深度以接触到一道密封的丁基胶时为宜，这样既保证了切取胶条的深度尽可能的厚，同时也避免出现漏气，造成因取样而导致的中空玻璃失效；切取下来的胶条试样长度应不小于65mm，但也不宜大于150mm。既能符合gb/t528-2009中哑铃试件中对狭小平行部分长度的最低要求，又能降低因取样所带来的破坏，便于采样后的修补。

步骤2：制备与胶条试样颜色不同的硅酮类密封胶、结构胶，作为修补胶。修补胶的颜色应当与胶条试样的颜色有较大色差。

步骤3：将修补胶刮涂和/或挤注到胶条试样上，并使修补胶固化，得到注块。

固化后的硅酮类密封胶、结构胶与未固化的修补胶依旧存在高相容性，两者成为一个整体。

步骤4：对注块进行剥片和/或裁剪，得到规定尺寸的试样，其中试样的有效试验部分全部为既有硅酮类密封胶、结构胶。有效试验部分是指试验时期望破坏的部分，在哑铃型试件中，有效试验部分为中心部的狭窄部区域，在工字型试件中，有效试验部分为两块平板玻璃之间的胶条。

本发明的机理在于利用固化后的硅酮类密封胶、结构胶(胶条试样)作为被粘结材料，与未固化的硅酮类密封胶、结构胶(修补胶)依旧存在高相容性这一现象，将胶条试样和修补胶粘合在一起。

充分固化后的硅酮类密封胶、结构胶与未固化的硅酮类密封胶、结构胶存在高相容性这一现象是普遍存在的。粘结或被粘结硅酮类密封胶、结构胶在成分、固化机理、使用工艺上的差异不会显著影响最终的相容性程度，即：无论已固化的硅酮类密封胶、结构胶(被粘结材料)原先是单组分还是双组份、脱醇型还是脱肟型，其与未固化的硅酮类密封胶、结构胶均可形成良好的粘结效果。从理论上讲原因主要有以下2点：

1、硅酮类密封胶、结构胶充分固化后表面属多孔性结构，表面从微观上来是凹凸不平的，未固化硅酮类密封胶、结构胶的大分子通过链段与分子键的运动，使极性基团靠近，当粘结材料与被粘结材料之间的距离小于10nm时，分子间引力产生作用，在界面层上形成相互吸附的吸附力。

2、目前市面上的硅酮类密封胶、结构胶使用的偶联剂以硅烷类居多，硅酮类密封胶、结构胶在固化过程中，硅烷偶联剂会在胶体表面形成一层强吸附性的聚硅氧烷膜，该薄膜的游离端的有机官能团可以与未固化的硅酮密封胶发生缩合反应，使被粘结材料与粘结材料间形成化学键，把两者牢固的连接起来。

可见，胶条试样与修补胶粘合在一起，其微观上可以做到充分连接，由于修补胶可以做成任意尺寸和形状，打破了既有硅酮类密封胶、结构胶的固有尺寸限制，使得能够制备得到要求形状和尺寸的试件，该试件既包括胶条试样，也包括修补胶，并且有效试验部分全部为胶条试样，其他部分可以为修补胶。在试验时，我们期望有效试验部分断裂，而其他部分不断裂，否则会出现无效数据。由于硅酮类密封胶、结构胶属弹性材料，其自身内聚力并不高，通过控制粘结方式、粘接层厚度、实验过程中应力加载位置，可以保证破坏形式均为既有硅酮类密封胶、结构胶自身内聚破坏，即有效试验部分断裂，降低无效数据出现的可能。

综上所述，本发明填补了既有建筑、门窗、光伏组件上既有硅酮类密封胶、结构胶无拉伸性能试验方法的空白，实现对既有硅酮类密封胶、结构胶的老化程度、安全性能进行有效评价。本发明将胶条试样与修补胶粘合在一起，打破了既有硅酮类密封胶、结构胶的固有尺寸限制，使得能够制备得到要求形状和尺寸的试件，实现了最终用于试验的试件，在尺寸上的合规性，以及试验过程中应力传递与破坏形式的有效性，从而确保所得结果的可靠性，构建起所得结果与该产品国家/行业标准中拉伸性能指标要求的相关性，实现对该类产品的安全性、合规性进行有效评价。并且本发明科学、合理，简单易行，设备简单，可以节约大量现场试验成本，易于推广使用。

作为本发明的一种改进，步骤3包括：

步骤31：将模框放置到基材上，模框优选为内框尺寸为130mm×40mm×8mm的金属模框，基材优选为pe膜。

步骤32：在胶条试样其中一个平整面上刮涂修补胶，刮涂厚度优选为0.3mm～0.5mm。如图2所示，4为胶条试样，5为修补胶。

步骤33：将胶条试样带有修补胶的一面朝向基材的方向按压在模框的中心部位。

步骤34：将修补胶挤注在模框内，刮平后除去模框。

步骤35：在规定的环境下养护规定的时间，使修补胶固化，除去基材，得到注块，规定的环境优选为在温度(23±2)℃，相对湿度(50±5)％rh的环境，规定的时间优选为21d。制得的注块中，胶条试样被修补胶包裹在中间。

以gb/t528-2009规定的哑铃型试件为例，其制备过程如下：

步骤41：对注块进行剥片，得到包括既有硅酮类密封胶、结构胶的薄片，剥片优选使用橡胶剥片机，剥片厚度设为(2.2±0.2)mm，直至注块的上下两个侧面完整的露出胶条试件，并且厚度符合要求为止。

步骤42：选择胶条试件完整的薄片，按照gb/t528-2009规定的要求，将薄片裁剪成符合要求的哑铃型试件，哑铃型试件中心部的狭窄部区域6全部是既有硅酮类密封胶、结构胶，不能含有修补胶组分，如图3所示。

以gb/t13477.8-2002规定的工字型试件为例，其制备过程如下，如图4所示：

步骤41’：使用橡胶剥片机对注块进行剥片，剥片厚度设为(12.0±0.2)mm，并使用尺寸为(50mm×12mm)的裁刀对既有硅酮类密封胶、结构胶部分进行裁切，得到50mm×12mm×12mm的胶条区域7，该胶条区域中无修补胶成分。对既有硅酮类密封胶、结构胶进行取样时，如果胶条试样的厚度达不到12mm，那么胶条区域的厚度也就不能满足12mm的要求，也可以将胶条区域的尺寸等比例缩小，如25mm×6mm×6mm，此时的剥片厚度和裁刀尺寸也应当一并等比例调整，后续的平板玻璃的长宽尺寸也一并等比例调整，平板玻璃的厚度不变。

步骤42’：在胶条区域相对的两个侧面上刮涂修补胶5，并粘结在平板玻璃8中心部位。具体步骤为：在胶条区域50mm×12mm的平面上刮涂约0.3mm～0.5mm厚的修补胶，随后粘结在符合gb/t1344.1-2002规定的平板玻璃中心部位，玻璃尺寸为50mm×50mm×5mm。再在此粘结面的对侧，重复上述操作，与另一块平板玻璃粘结。

步骤43’：在规定的环境下养护规定的时间，使修补胶固化，得到工字型试件。规定的环境优选为温度(23±2)℃，相对湿度(50±5)％rh的环境，规定的时间优选为21d。

本发明中，修补胶的制备方法如下：

步骤21：将聚二甲基硅氧烷与纳米活性碳酸钙在捏合机中真空加热脱水共混，冷却后得到基础胶。优选的，将54份聚二甲基硅氧烷与46份纳米活性碳酸钙投入到捏合机中，加热至130℃，在-0.085mpa的真空条件下脱水共混90～120min，冷却后得到基础胶。通过调整聚二甲基硅氧烷的型号与混合比例，将修补胶固化后的硬度有效控制在(25～85)hra范围内，确保与胶条试件的硬度较为接近。保证有效的应力传导。

步骤22：将颜料与二甲基硅油在研磨机内研磨，得到颜料组合物。优选的，将25份颜料与75份二甲基硅油倒入研磨机，研磨60min后，得到颜料组合物。颜料应当与胶条试件的颜色有明显的色差，便于在发生破坏时，便于识别是修补胶破坏，还是胶条试件(有效试验部分)破坏。

步骤23：将基础胶、颜料组合物和辅料在行星搅拌机或高速分散搅拌机中真空搅拌，得到修补胶。优选的，将85份基础胶、6份颜料组合物和适量的辅料，加入到行星搅拌机或高速分散搅拌机中，在真空度-0.085mp、转速40rpm的条件下搅拌90min，待细度小于10μm时，生产结束，得到修补胶。

进一步的，辅料包括甲基三丁酮肟硅烷、二甲基硅油、乙烯基三丁酮肟基硅烷、二月桂酸二丁基锡、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。优选的，辅料的用量为4.6份甲基三丁酮肟硅烷、3.1份二甲基硅油、0.2份乙烯基三丁酮肟基硅烷、0.1份二月桂酸二丁基锡、0.5份3-氨基丙基三乙氧基硅烷、0.5份3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

本发明通过复合硅烷交联剂的方式，起到优化交联结构的作用，从而提高修补胶自身的拉伸强度，避免在拉伸过程中出现自身内聚破坏，复合硅烷交联剂包括甲基三丁酮肟硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷。通过添加复合硅烷偶联剂，利用复合硅烷偶联剂分子中的较长的极性长链上的极性官能团提高对被粘结硅酮胶的氢键作用与范德华力，进一步增强两者间的粘接力，复合硅烷偶联剂包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。在保证良好的硫化性能的前提下，增加硅油含量，与现有技术相比，优选增加30％的硅油含量，提升修补胶自身流动性，提升润湿效果，减少因被粘结硅酮胶表面不平整而出现的粘接缺陷。

本发明中，优选配置后的修补胶与胶条试样的性质接近，此时，步骤1之后，步骤2之前还包括：

步骤11：对胶条试样进行清洗，并擦拭干净。清洗剂优选使用丙酮或乙酸乙酯。首先用清洗剂将白纱布润湿，然后沿一个方向擦拭胶条各表面。不要让清洗剂在胶条表面自然干涸，应使干净的干纱布擦除已溶解的污物。第二遍擦洗应更换新的纱布。直至最后一块白纱布上无可见的污物为止。

步骤12：测试胶条试样的邵氏硬度。邵氏硬度按照gb/t531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分:邵氏硬度计法(邵尔硬度)》的规定测试。

步骤13：根据胶条试样的邵氏硬度，调整不同粘度范围的聚二甲基硅氧烷的使用比例，使得最终制成的修补胶固化后的邵氏硬度与胶条试样的邵氏硬度的差距在设定范围内。设定范围优选(0～+10)hra以内，从而保证在试验过程中，修补胶与胶条试件之间应力传递的有效性。

试件制备完成后，即可进行拉伸实验，该方法还包括：

步骤5：对多个试样进行拉伸试验，选取有效试验部分破坏的试样的试验数据，根据试验数据计算既有硅酮类密封胶、结构胶拉伸性能。

以gb/t528-2009规定的试验为例，将哑铃型试件在拉伸试验机上，按照gb/t528-2009规定进行试验，拉伸速率5mm/min，直至试件断裂。选取断裂部位在试件狭窄部分以内的5组试验数据。按jg/t475-2015中5.4与附录a.4的规定，分别计算强度保持率与弹性模量。从而评估该既有硅酮密封胶是否依旧符合标准或设计要求。

以gb/t13477.8-2002规定的试验为例，对工字型试件按照gb/t13477.8-2002规定要求进行试验，选取100％内聚型破坏的5组数据，用以计算试件的最大拉伸强度与最大拉伸强度时的伸长率。如发生以下情况时，该组数据无效：

修补胶与胶条区域之间的粘接性破坏；

修补胶自身的内聚型破坏；

修补胶与玻璃间的粘接性破坏。

为了不破坏取样后的既有建筑、门窗、光伏组件，该方法还包括：

步骤6：使用修补胶填充既有硅酮类密封胶、结构胶的取样处。优选用固化后与胶条试件硬度相当的修补胶填充破损处，从而减低因修补而导致的内应力影响。本发明不仅实现无需拆卸、破坏既有幕墙单元、中空玻璃与光伏面板，还能够克服粘结夹缝所带来的空间限制，最终有效规避因检测对既有建筑物的正常使用所带来的不良影响。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。