为什么硅酮密封胶会变色？

硅酮密封胶因具有优异的耐高低温性能，卓越的耐气候老化性能及良好的粘结性能，已经在建筑防水密封领域得到了广泛的应用。但是在建筑幕墙上应用时，经常碰到硅酮密封胶颜色发生变化的问题。硅宝科技应用技术工程师针对两个实际工程中硅酮密封胶的颜色变化进行深入分析，总结了导致硅酮密封胶变色的原因。
　　1. 引言
　　众所周知，建筑的设计使用年限一般都在50年以上，要求使用的材料也必须具有较长的使用寿命。由于硅酮密封胶具有优异的耐气候老化性和耐高低温性能，广泛的粘结性，良好的物理机械性能，在各类幕墙、门窗的粘结密封中已经有几十年的使用历史，为新型建筑的能耗降低和密封防水做出了突出的贡献。硅酮密封胶在使用过程中，经常出现粘结失效、开裂、变色等问题。粘结失效和硅酮密封胶开裂会导致建筑的防水密封失效，已经受到大家的重视，所以在项目开始前，施工方均会对相应的粘结基材进行粘结性测试，同时施工流程也越来越规范。但硅酮密封胶的变色问题仍是目前比较棘手的事情，变色包括硅酮密封胶与胶条不相容变色，硅酮密封胶与异物接触变色和环境因素致硅酮密封胶变色等。
　　2. 硅酮密封胶与胶条不相容
　　在建筑幕墙行业中，当粘结密封材料之间或者粘结密封材料与基材相互接触时，相互不产生有害的物理、化学反应的性能定义为相容。目前在建筑上使用最多的胶条是三元乙丙（EPDM）胶条，但多年的实际案例表明，大部分的EPDM胶条均与硅酮密封胶不相容。不相容现象具体表现为浅色硅酮耐候密封胶发生变色，甚至是硅酮密封胶与基材粘结失效，严重破坏了幕墙的美观度及防水密封安全性。对这种变色现象，不能简单理解为硅酮密封胶或胶条存在质量问题，而是这两种材料不相容造成的。
　　案例1：某大厦主体结构为钢筋混凝土框架结构，外围护结构采用半隐框中空玻璃幕墙，主体高度为101.3m，面积约为10000m2。该大厦竖向接缝采用灰色硅酮密封胶，横向接缝采用黑色硅酮密封胶进行防水密封。该大厦于2014年3月开始外墙硅酮密封胶施工，在2014年6月灰色硅酮密封胶表面出现了黄变，而黑色硅酮密封胶表面颜色无明显变化（见图1）。
 
图1硅酮密封胶的变色现象
　　经过现场的割胶检查，硅宝科技应用技术工程师发现硅酮密封胶下面隐埋着EPDM胶条，初步判定灰色硅酮密封胶局部黄变是由于密封胶和EPDM胶条不相容导致的，灰色胶颜色浅，感官变化明显，而黑色胶颜色深，感官不明显。随后现场割取了EPDM胶条样品带回检验中心（隶属于硅宝科技“国家企业技术中心”）进行相容性测试验证，实验结果如下：
 
图2 硅酮密封胶与EPDM胶条的相容性测试：（a）空白对比；（b）EPDM胶条测试
　　从图2中可以看出，通过紫外箱加速老化48h后，与EPDM胶条接触的硅酮密封胶表面就明显出现颜色变化，进一步说明该工程采用的EPDM胶条与硅酮密封胶不相容。在实际工程应用中，必须避免该种EPDM胶条与硅酮密封胶直接接触。
　　为了解决工程中硅酮密封胶变色的问题，硅宝应用技术工程师在应用实验中尝试采用以下方式进行修复：硅酮密封胶表面清洗、清除变色层硅酮密封胶。
　　2.1 硅酮密封胶表面清洗方案
 
图3不同溶剂的清洗效果
　　对现场取回的已经变色的硅酮密封胶，选用不同溶剂对其表面进行清洗，结果如图3。从图3中可以看出，大多数溶剂均无明显效果，只有使用无水乙醇和70%乙醇擦洗时表面能使密封胶表面颜色变浅，但不能彻底消除黄变（见表1）。在进行清洗时必须多次擦拭才有效果，这种操作在项目上执行起来非常困难。说明对已经变色的硅酮耐候胶采用清洗方法处理是不可行的。
　　表1不同清洗溶剂的清洗效果

清洗溶剂	肥皂水	二甲苯	矿物油	乙酸乙酯	无水乙醇	70%乙醇
效果	无	无	无	无	不明显	不明显

 
　　2.2割掉变色层硅酮密封胶方案
　　硅宝应用技术工程师将从现场取回来的已经变色的硅酮密封胶从中间剖开，发现剖面仍然保持硅酮密封胶的本色。为了验证割掉变色层硅酮密封胶方法的实际效果，采用紫外箱加速老化处理未变色密封胶层，处理结果如图4。
 
图4 割掉变色层硅酮密封胶的紫外加速老化对比：（a）刚切割开的硅酮密封胶；（b）紫外线照射2天
　　从图4可以看出，紫外线照射的胶体剖面48h就能观察到明显的黄变现象。说明EPDM中的一些增塑剂、脱模剂等小分子物质已经完全渗透进入硅酮密封胶内部，经紫外照射后胶体颜色发生黄变。因此即使将现场发生黄变的硅酮密封胶表面割掉，经过一段时间的阳光照射后，新的胶体表面仍然会发生黄变现象。
　　上面两个验证试验表明，对于已经出现变色的硅酮密封胶，采用清洗或者割掉变色层硅酮密封胶均无法从根本上解决变色问题。该玻璃幕墙工程密封胶已经施工完成，如果要从根本上解决硅酮密封胶的变色问题，只能割掉全部硅酮密封胶，选择相容的胶条替换原有EPDM胶条，再进行打胶。这种后期的弥补措施会大大的延长工期，并造成材料和人工的浪费，需要的费用也是新建项目的三倍以上。
　　3. 硅酮密封胶与异物接触
　　除了硅酮密封胶与胶条不相容引起变色的原因之外，一些偶然的因素也会导致硅酮密封胶发生颜色变化。
　　案例2：某大厦主体结构为钢筋混凝土框架结构，外围护结构采用点支式中空玻璃幕墙，幕墙板片单元间采用酸性硅酮密封胶进行密封。硅酮密封胶施工时间为2013年7月，2013年9月出现硅酮密封胶黄变现象（图5）。
 
图5硅酮密封胶出现黄变现象（a）全景图；（b）局部图
　　硅宝应用技术工程师到项目所在地实地勘察，对变色部位进行观察，发现所有的十字接缝位置都有明显的黄变现象，并向四边扩散；非十字接缝位置，有若干点出现变黄，且都处于靠近边角位置（图6）。
 
图6硅酮密封胶在固定边角部位出现黄变
　　在该项目的设计应用中，接缝用的硅酮密封胶只会与中空玻璃接触，不存在需要接触的必要附件，也就不需要进行相容性测试。硅宝应用技术工程师通过对现场的仔细观察，发现项目上在安装点支玻璃板片时，会在十字接缝和边角部位卡入橡胶垫进行定位。对变色部位进行割胶检查，均在硅酮密封胶下面发现了橡胶垫的残留物（图7），说明打胶施工前，未将橡胶垫清除干净（部分甚至未拆除橡胶垫），橡胶垫残余与硅酮密封胶直接接触，发生污染导致变色。
 
图7未拆除干净的橡胶垫导致硅酮密封胶变色
　　针对该幕墙工程的情况，需要彻底清除变黄的透明胶胶缝和可能与硅胶接触的橡胶垫残余，然后再重新打胶密封。该案例说明在实际施工中，未与硅酮密封胶进行相容性测试的可能接触物，在进行打胶之前都必须清除干净，防止出现意外导致硅酮密封胶变色。
　　4. 解决方案
　　4.1 硅酮密封胶与胶条不相容的解决方案
　　防止项目上出现硅酮密封胶与胶条不相容的最佳方案是，在工程开始施工硅酮密封胶前，按照GB 16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》附录A进行硅酮密封胶与接触材料的相容性测试，避免幕墙实际施工中不相容的情况发生。在GB 16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》中指出：相容性试验颜色的改变是一项可用来确定材料相容性的关键指标，实践表明试验中那些会使颜色变化的附件，在实际工程中也同样会发生。
　　硅宝科技企业技术中心占地3000m2（行业之最），是行业唯一国家企业技术中心，也是行业内第一家国家实验室认可的实验室、拥有国内外先进的一流科研检测设备60余台，下设七个检测实验室：耐老化、环境模拟、相容性、力学、恒温恒湿、红外电性能、外观及施工性能。实验室根据收到的项目相关材料，会与硅酮密封胶接触的附件在施胶之前进行相容性测试，杜绝出现硅酮密封胶与胶条不相容的问题。
 
　　前面已经提到大部分的EPDM胶条与硅酮密封胶不相容，在项目上使用均需要提前进行相容性测试。针对该问题，硅宝国家企业技术中心研发出硅橡胶密封条（图8）替代EPDM胶条。与EPDM胶条相比，硅橡胶密封条具有下列优势：颜色多样、使用年限长达50年以上、弹性更好、热老化后回弹高等优点。硅宝硅橡胶密封条与硅酮密封胶属于硅酮系列高分子产品，两者具有非常好的相容性，不会发生EPDM导致的硅酮密封胶变色的问题，也不需要提前进行相容性测试；且该产品已经在南通碧桂园、中渝国际都会、洛阳中央广场、和信中心等多个项目上成功使用。
 
图8 硅宝硅橡胶密封条
　　4.2 硅酮密封胶与异物接触不相容的解决方案
　　硅酮密封胶后期性能的保证和现场施工工艺流程密切相关，不规范的工艺流程容易导致密封胶在实际应用中出现各种问题。硅宝科技始终把“对客户负责”的理念放在首位，致力于为客户提供有效的整体解决方案。技术人员的现场指导、技术交流、施胶培训、以及必要的现场抽检都能够协作客户发现施工中存在的问题。硅酮密封胶的具体施工工艺流程请参考《硅宝建筑用硅酮密封胶应用技术手册》。