羅 銀，龐達(dá)誠，蔣金博，曾 容，張冠琦，黃恒超

(廣州市白云化工實(shí)業(yè)有限公司，廣東廣州 510540)

硅橡膠（Silicone Rubber）是硅氧鍵為主鏈的聚合物，在耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、耐磨性、耐候性、耐臭氧性等方面都具有優(yōu)異的表現(xiàn)，因而在航空、航天、電力、汽車、建筑、醫(yī)療、食品加工等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用[1]。

室溫硫化硅橡膠（RTⅤ）是硅橡膠發(fā)展較快的一個(gè)品類，是一種具有流動(dòng)性的混合體，在催化劑作用下室溫就能形成高分子彈性體。能夠在-50℃～200℃的溫度區(qū)間長期保持其彈性，同時(shí)具有優(yōu)異的力學(xué)性能、生理惰性[2]、化學(xué)穩(wěn)定性、耐水性、耐紫外老化、耐氣候老化和良好的粘結(jié)性能，因而一直被廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)的玻璃幕墻結(jié)構(gòu)粘結(jié)、幕墻的接縫密封、電子電器的粘結(jié)、中空玻璃第二道密封、道路接縫密封、工業(yè)領(lǐng)域的接縫密封等，還能用于有機(jī)污染物泄露封堵、刑事偵破提取犯罪立體三維痕跡等特殊場合[3]。

硅酮密封膠已在建筑幕墻系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，在幕墻應(yīng)用中主要有兩類：結(jié)構(gòu)粘結(jié)和接縫耐候密封。不管是結(jié)構(gòu)粘結(jié)應(yīng)用還是接縫耐候密封應(yīng)用都需要其長期承受紫外線（陽光照射）、濕氣、臭氧、熱等氣候因素的老化作用。用于幕墻結(jié)構(gòu)粘結(jié)的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠還需要長期承受風(fēng)荷載、重力荷載及溫差變形引起的內(nèi)應(yīng)力的影響；而用于接縫耐候密封的硅酮耐候密封膠則還需要長期承受幕墻板塊因熱脹冷縮對其產(chǎn)生的反復(fù)拉伸和擠壓作用。長期在以上應(yīng)用條件作用下，密封膠相應(yīng)的密封性、力學(xué)強(qiáng)度、彈性等性能極可能因材料的老化而隨之下降。

目前，眾多研究者以人工加速老化方法模擬研究硅酮密封膠的自然老化過程，希望能夠快速地探究硅酮密封膠在實(shí)際使用過程中的老化情況，研究其耐久性能。但目前尚未有人工加速老化方法可以模擬硅酮密封膠的自然老化過程，其老化機(jī)理也尚不清楚。因此，對建筑用硅酮密封膠在實(shí)際使用過程中老化情況的評估和剩余壽命的預(yù)測便成為當(dāng)下行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。本文就硅酮密封膠老化研究進(jìn)展進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，歸納闡述硅酮密封膠老化的因素、人工加速老化的試驗(yàn)方法和現(xiàn)有壽命評估方法的研究狀況。

1 建筑密封膠老化影響因素

Andreas Wolf[4]研究了建筑接縫密封膠的老化行為，作者將可能導(dǎo)致老化的環(huán)境因素分為以下幾類：(i)陽光；(ii)溫度；(iii)濕度和降雨量；(iv)氧化和臭氧；(v)腐蝕性氣體；(vi)重復(fù)的機(jī)械應(yīng)力應(yīng)變；(vii)微生物及微生物試劑。

以下將針對建筑接縫密封膠中重要的硅酮密封膠自然老化或人工加速老化過程中受單個(gè)或多個(gè)因素影響的研究進(jìn)行綜述。

2 硅酮密封膠自然老化研究

對硅酮密封膠自然老化的研究早在1985年就開始了，當(dāng)時(shí)在德國巴伐利亞州羅森海姆小鎮(zhèn)的一棟建筑的西南面建了一面三層樓高的拴扣式幕墻，幕墻的玻璃與副框之間使用了一個(gè)國外品牌的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠進(jìn)行密封粘結(jié)。該幕墻于使用25年后進(jìn)行更換，研究者從拆卸下的原幕墻板塊上獲取了200個(gè)樣品，再次經(jīng)過ETAG 002-1的測試，并成功通過所有檢測項(xiàng)。這說明在選用好品牌、高質(zhì)量的密封膠產(chǎn)品且施工合理的情況下，硅酮密封膠的壽命可達(dá)到25年及以上。

廣州市白云化工實(shí)業(yè)有限公司的張冠琦等[5]根據(jù)該公司開展的全球首個(gè)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠50年極限測試所收集的數(shù)據(jù)，分析匯總了五年自然曝曬的試驗(yàn)結(jié)果。該公司在廣州和吐魯番這兩個(gè)具有典型氣候的地區(qū)對多個(gè)品牌的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的試件進(jìn)行自然曝曬試驗(yàn)，考察硅酮結(jié)構(gòu)膠在不同氣候地區(qū)的實(shí)際老化情況。通過對自然曝曬的結(jié)構(gòu)膠試件進(jìn)行定期取樣，考察其性能變化情況。該研究對曝曬五年的樣品進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后，發(fā)現(xiàn)不同品牌硅酮結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品在不同環(huán)境的自然暴露試驗(yàn)過程中，粘結(jié)性表現(xiàn)差異較大。試樣A、B、C的粘結(jié)性較好；試樣D在室內(nèi)和廣州的試樣粘結(jié)性較差，在吐魯番的粘結(jié)性相對較好；試樣E在室內(nèi)的部分試片粘結(jié)不好。另外，不同品牌的硅酮結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品在自然曝露試驗(yàn)過程中，性能隨時(shí)間變化情況差異較大：試樣A、B、C的性能較穩(wěn)定；試樣D和試樣E隨時(shí)間的推移，粘結(jié)性大幅下降，試樣E的拉伸強(qiáng)度和最大強(qiáng)度伸長率明顯下降。所以選擇好品牌、高質(zhì)量的硅酮密封膠非常重要。

3 硅酮密封膠單因素人工加速老化研究

3.1 熱老化

ⅤanLancker等[6]研究發(fā)現(xiàn)，為期4周的高低溫（-10℃～﹢50℃）熱老化循環(huán)試驗(yàn)對雙組分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的影響并不明顯。在該試驗(yàn)期內(nèi)，硅酮膠受熱老化的影響較小是由于其對膨脹及收縮的適應(yīng)性好。若要求證熱老化對硅酮膠的性能影響，還需從更高的溫度和更長的老化時(shí)間為方向進(jìn)行探究。

丁蘇華等[7]研究了熱老化（60℃）對硅酮密封膠的影響。作者發(fā)現(xiàn)熱老化對片型試件的影響非常明顯，試驗(yàn)進(jìn)行至2000h時(shí)，其強(qiáng)度幾乎減半，但其伸長率的增長幅度相當(dāng)大，伸長率超過了1100%。而試塊試件因其外表面較小，且此變化是從表面逐漸向內(nèi)部進(jìn)行，所以受到的影響比片型試片輕微；經(jīng)過2000h的熱老化后，試塊試件的強(qiáng)度及伸長率與初始數(shù)值相比仍有較高的性能保持率。

丁蘇華等[8]對七種硅酮密封膠采用與國家標(biāo)準(zhǔn)GB 16776一致的試驗(yàn)條件進(jìn)行質(zhì)量損失率試驗(yàn)，并檢查其表面狀態(tài)。試驗(yàn)條件為：將養(yǎng)護(hù)好的試件置于90±2 ℃烘箱內(nèi)21天。發(fā)現(xiàn)七種硅酮密封膠最大質(zhì)量損失率4.3%，最小1.2%，說明不同品牌的密封膠的耐熱老化能力有所差異，但總體來說質(zhì)量損失率相當(dāng)小，且質(zhì)量損失主要發(fā)生在開始的幾天，而后基本穩(wěn)定。檢查試樣表面，并無發(fā)現(xiàn)明顯的開裂和起粉現(xiàn)象。這項(xiàng)試驗(yàn)從另一角度說明了硅酮結(jié)構(gòu)密封膠是具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和耐久性的。

3.2 光老化

對于硅酮密封膠受光老化影響的理論研究認(rèn)為，因其硅氧鍵擁有很高的離解能，在紫外光照射下可能發(fā)生的是硅碳鍵反應(yīng)使甲基氧化斷鍵，從而產(chǎn)生硅烷醇結(jié)構(gòu)。但硅碳鍵的離解能同樣高于碳氧鍵的離解能，所以硅酮密封膠相比于其他密封材料具有特別突出的耐光老化性能。

在使用氙燈研究光老化對硅酮密封膠的影響的試驗(yàn)中，丁蘇華等[7]發(fā)現(xiàn)了密封膠在氙燈曝露初期，其強(qiáng)度性能有所上升，這說明了氙燈老化試驗(yàn)中由于濕氣、水分的存在，對密封膠的固化具有促進(jìn)作用。但初期材料所提升的交聯(lián)密度，會隨著時(shí)間和水分的降解作用下逐漸發(fā)生水解反應(yīng)而使之下降，密封膠的力學(xué)性能下降明顯，且材料逐漸變軟，相應(yīng)伸長率會增大。這是因?yàn)闈駳庾饔孟缕涔柩蹑I會發(fā)生水解而造成材料的降解。而當(dāng)材料經(jīng)過一定時(shí)間的氙燈暴露后，該降解反應(yīng)會逐漸趨于平穩(wěn)，密封膠的交聯(lián)密度保持在一定的范圍。而此時(shí)的試樣會表現(xiàn)為膠體軟而粘，不具有正常的彈性。在氙燈老化試驗(yàn)結(jié)束后，各種試件形式樣品的硬度均為零。

孫與康等[9]考察了紫外光對單組分硅酮密封膠的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在熒光紫外燈照射120天的過程中，單組分硅酮密封膠的硬度會隨著老化時(shí)間的增加持續(xù)增長；而其拉伸粘結(jié)強(qiáng)度隨著老化時(shí)間的增加緩慢增長。說明硅酮密封膠的抗紫外線能力較為突出，長時(shí)間的紫外線照射并未明顯影響密封膠的內(nèi)部成分和化學(xué)鍵。

Ralf等[10]考察了UⅤ光對不同高分子類型及不同配方的密封膠的影響。研究發(fā)現(xiàn)，高分子主鏈對密封膠的抗紫外老化性能并不是起決定作用的，當(dāng)配方調(diào)整得足夠好，特別是混入最優(yōu)投料量的合適的穩(wěn)定劑時(shí)，也能得到性能和耐久性相當(dāng)?shù)母咝阅芄柰芊饽z。

3.3 臭氧老化

陳文浩等[11]采用高濃度臭氧對硅酮結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行168 h加速老化后，發(fā)現(xiàn)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的力學(xué)性能、拉伸粘結(jié)性和硬度均無明顯變化，說明它耐臭氧老化性能優(yōu)異。作者指出在正常使用環(huán)境下，臭氧不是導(dǎo)致硅酮結(jié)構(gòu)密封膠老化的主要環(huán)境因素。

4 硅酮密封膠雙因素人工加速老化研究

4.1 濕熱雙因素

楊翠如等[12]實(shí)施了在高溫、高濕等老化因素作用下的液體硅橡膠人工老化試驗(yàn),并對老化試驗(yàn)后的樣品進(jìn)行了硬度、力學(xué)性能以及SEM、FTIR等微觀性能試驗(yàn)和分析。作者認(rèn)為高溫、高濕環(huán)境對液體硅橡膠具有加速老化作用，表現(xiàn)為硬度上升，表面出現(xiàn)細(xì)微裂紋。

ⅤanLancker等[6]實(shí)施了高溫（58±3℃）、高濕（浸水或100%RH）的老化因素作用下的雙組分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠人工老化試驗(yàn)，并對老化試驗(yàn)后的樣品進(jìn)行了剛度及力學(xué)性能的測試和分析。其研究發(fā)現(xiàn)，同樣的高溫環(huán)境下，高濕度條件對密封膠老化的影響比浸水條件要大。作者認(rèn)為，由于水分的提供，配合高溫能夠促進(jìn)密封膠進(jìn)一步固化，因此高溫、高濕的老化環(huán)境對硅酮密封膠的強(qiáng)度會有所提升。

孫與康等[9]采用高溫(85±2)℃、高濕（50%±5%RH）的老化試驗(yàn)環(huán)境對單組分硅酮密封膠進(jìn)行120天的加速老化后，發(fā)現(xiàn)硅酮密封膠的硬度和拉伸粘結(jié)強(qiáng)度均出現(xiàn)大幅度的變化。作者認(rèn)為高溫、高濕環(huán)境對硅酮密封膠硬度的影響最為顯著，同時(shí)對硅酮密封膠的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度有持續(xù)的影響，表現(xiàn)為持續(xù)的下降，甚至接近粘結(jié)失效。

4.2 水光照雙因素

丁蘇華等[8]研究發(fā)現(xiàn)，硅酮密封膠在單獨(dú)浸水7天條件的老化速率在10-3～10-4數(shù)量級，浸水光照300h的老化速率均在10-2數(shù)量級，遠(yuǎn)大于浸水，說明協(xié)同作用對硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的老化加速性非常大。作者分析原因可能是，硅酮結(jié)構(gòu)密封膠固化初期依靠吸收空氣中的水分進(jìn)行固化，但當(dāng)固化過程進(jìn)行到比較完全的階段時(shí)，環(huán)境中的水分起到的作用則由以下兩方面進(jìn)行：一方面是水分促進(jìn)密封膠進(jìn)一步的交聯(lián)，增加了交聯(lián)密度；另一方面則相反，因水解反應(yīng)的發(fā)生而出現(xiàn)的降解作用會使其力學(xué)性能趨于下降，表現(xiàn)為拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的降低和伸長率的增大。在水汽作用的基礎(chǔ)上，密封膠表面因紫外光而積聚的能量還可以使聚硅氧烷大分子鏈斷裂，同樣造成降解作用。

4.3 水熱雙因素

曾兵等[13]研究了55℃、90℃熱水人工加速老化試驗(yàn)對硅酮結(jié)構(gòu)密封膠老化性能的影響。其將標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)好的兩個(gè)品牌硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的單、雙組分共四個(gè)樣品置于密閉的裝滿去離子水的容器中；55℃老化試驗(yàn)于時(shí)間500h、1000h、1500h、2000h時(shí)取出進(jìn)行剝離測試；90℃老化試驗(yàn)于時(shí)間1000h、2000h時(shí)取出進(jìn)行剝離測試。作者發(fā)現(xiàn)，同樣在55℃熱水加速老化環(huán)境下，樣品4隨時(shí)間增長，界面破壞面積大幅度增加，從1000h時(shí)的10%劇增到2000h時(shí)的70%，且其剝離強(qiáng)度隨老化時(shí)間延長而快速下降；樣品1、2、3則一直保持著良好的界面粘結(jié)效果，三者的剝離強(qiáng)度均呈先增加后降低的趨勢。剝離強(qiáng)度測試結(jié)果表明，單組分樣品1和2中，樣品2表現(xiàn)出更好的耐熱水老化性能；雙組分樣品3和4中，樣品3表現(xiàn)出更好的耐熱水老化性能。而90℃熱水加速老化后的樣品均表現(xiàn)出較低的剝離強(qiáng)度，只有單組分樣品1在1000h時(shí)還具備一定的強(qiáng)度和少量的粘結(jié)破壞；其余3個(gè)樣品均出現(xiàn)100%的界面破壞，且膠體已明顯變軟、變粘。該老化試驗(yàn)表明，在密閉環(huán)境下附加高溫及水分條件時(shí)，硅酮結(jié)構(gòu)密封膠中的硅氧鍵會水解斷裂使分子量下降，性能下降，無法有效起到其應(yīng)有的作用。

4.4 臭氧酸、臭氧堿雙因素

R. Keshavaraj等[14]在臭氧對硅酮膠老化影響研究中加入人工酸雨和人工堿處理的因素，發(fā)現(xiàn)人工酸雨處理（即酸處理）在臭氧老化試驗(yàn)中會起到突出的促進(jìn)作用，而堿處理并未發(fā)現(xiàn)會產(chǎn)生任何影響。因此作者的研究集中于酸處理結(jié)合臭氧作用的老化試驗(yàn)。初期的7次循環(huán)老化試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高模量及中等模量硅酮結(jié)構(gòu)膠的楊氏模量下降幅度明顯比低模量試樣的大。作者認(rèn)為試樣模量下降的主要原因是，存在于硅酮膠中的碳碳雙鍵受到臭氧的攻擊，而后持續(xù)的臭氧老化會改變材料的交聯(lián)密度和應(yīng)力特性。經(jīng)過220次循環(huán)老化試驗(yàn)后，中等模量試樣的最大拉伸強(qiáng)度及模量均有所上升；而低模量試樣的最大拉伸強(qiáng)度及模量均呈下降的趨勢。作者認(rèn)為中等模量的硅酮膠耐臭氧老化能力最好。

5 硅酮密封膠多因素人工加速老化研究

5.1 三因素

Sang KL等[15]研究了溫度、濕度、密封膠位移三個(gè)失效關(guān)鍵因素對單組分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠耐久性的影響，通過每小時(shí)改變狀態(tài)、低溫拉伸高溫下壓縮、濕度和溫度保持同步變化的三因素的室內(nèi)加速氣候老化，持續(xù)17、34、50個(gè)循環(huán)后分別取樣檢測，并通過Mini-tab toolkit和ALTA 7分析校正，獲得了預(yù)測壽命的加速因子，以說明在90%置信度情況下，硅酮結(jié)構(gòu)密封膠可以有30年的壽命。此文失效模式檢測的定義標(biāo)準(zhǔn)是40%最大強(qiáng)度即為失效，通過改變?nèi)蛩氐膶?shí)驗(yàn)參數(shù)，以更高濕度、濕度并結(jié)合接縫密封膠的位移，可以實(shí)現(xiàn)更快的密封膠失效。同時(shí)本文也發(fā)現(xiàn)接縫密封膠的位移變化是導(dǎo)致失效的最顯著因素。

日本的Akihiko等[16]跟蹤了三個(gè)不同氣候區(qū)域的12種密封膠長達(dá)10年的耐久性研究，三個(gè)區(qū)域分別是低溫下的Asahikawa，溫暖的Choshi和亞熱帶的Miyakojima。然后通過每個(gè)月去轉(zhuǎn)換一次接縫位移，并通過光學(xué)顯微鏡和精密量尺檢查密封膠破壞深度。通過10年耐久性測試后，研究發(fā)現(xiàn)試片確實(shí)有裂縫，但并沒有大到有裂縫撕裂密封膠，但部分密封膠在基材接觸面發(fā)生了破壞，即失去了防水能力；其中雙組分硅酮密封膠表現(xiàn)良好，膠體基本無明顯裂縫產(chǎn)生，但在Miyakojima受到25%循環(huán)位移條件下的雙組分硅酮密封膠經(jīng)過10年老化后，于基材粘接處發(fā)生了3mm的破壞。這說明硅酮密封膠受濕熱的影響較大，且在持續(xù)位移循環(huán)的疲勞協(xié)同下更易破壞。

曾兵等[17]參照ASTM G154中的老化試驗(yàn)循環(huán)周期（每12h為一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)周期，包括紫外線輻照8h，黑板溫度為60±3 ℃；冷凝水4h，黑板溫度50±3 ℃），研究了紫外光、濕氣、溫度對單組分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠和雙組分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的粘結(jié)強(qiáng)度及最大強(qiáng)度伸長率的影響。在5000h的老化過程中，單組分及雙組分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠樣品均出現(xiàn)粘結(jié)強(qiáng)度不斷下降的現(xiàn)象，而絕大部分密封膠樣品的最大強(qiáng)度伸長率與初始值相比變化很小。作者認(rèn)為熱和光對密封膠降解的作用大于水分促進(jìn)密封膠固化的作用，最終體現(xiàn)在對密封膠粘結(jié)強(qiáng)度的影響。該人工加速老化環(huán)境下，5000h的老化時(shí)間可能未足以使密封膠主鏈發(fā)生斷裂，因此密封膠的最大強(qiáng)度伸長率無出現(xiàn)太大的變化。

羅銀等[18]參照ETAG002-2012中的浸熱水-光照試驗(yàn)（溫度、水、光三因素）對雙組分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的拉伸粘結(jié)性、交聯(lián)密度、熱失重行為以及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能影響。發(fā)現(xiàn)浸熱水-光照對雙組分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的拉伸強(qiáng)度有較大影響，且隨著三因素老化時(shí)間延長，強(qiáng)度下降越來越明顯，同時(shí)交聯(lián)密度也有所下降。FTIR紅外分析發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)膠表面分子結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯的變化，但TGA熱重分析發(fā)現(xiàn)膠的耐熱性變差，可能體系發(fā)生了部分降解。DMA分析發(fā)現(xiàn)其低溫下的儲能模量明顯下降，低溫結(jié)晶性降低，且在該文測試溫度范圍內(nèi)，溫度越低，經(jīng)歷不同老化時(shí)間的雙組分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的結(jié)晶性差別越大。

5.2 四因素

易軍等[19]采用ISO 11617-2014[20]標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)考慮膠縫移動(dòng)、陽光、濕度和溫度等四因素對密封膠的影響的人工加速氣候老化試驗(yàn)方法，對4類密封膠進(jìn)行了18周的人工氣候老化試驗(yàn)，運(yùn)用ISO 11617-2014中的評價(jià)方法對老化后的試驗(yàn)表面的裂紋數(shù)量和寬度進(jìn)行評級。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，聚丙烯酸酯類、聚氨酯類和硅烷改性聚氨酯類密封膠老化后，試樣表面出現(xiàn)裂紋，且隨著老化時(shí)間延長，裂紋數(shù)量增多，裂紋寬度變大；其中硅酮密封膠有3種，在老化6周、12周、18周后，3種硅酮密封膠在氙弧燈老化后試樣的拉伸端均出現(xiàn)了不同程度的粘結(jié)破壞。但3種硅酮密封膠在氙弧燈中老化18周后試樣表面均未出現(xiàn)裂紋，因此，可推斷硅酮密封膠是這4類密封膠中耐氙弧燈老化性能最好的。

W. Wallau 等[21]參考ETAG 002標(biāo)準(zhǔn)，模擬自然老化的陽光、溫度、濕度及膠縫位移等四因素對雙組分硅酮結(jié)構(gòu)密封膠進(jìn)行人工加速氣候老化影響的試驗(yàn)。試驗(yàn)采用24h的時(shí)長來模擬一年春夏秋冬季節(jié)變化過程中溫度（-10℃～60℃）、濕度（0%～45%RH）、光照及機(jī)械作用（膠縫位移）的變化，運(yùn)用二維力學(xué)頻率特性系統(tǒng)實(shí)時(shí)追蹤密封膠模量系數(shù)的變化，同時(shí)以硬度及試樣表面狀況進(jìn)行評判。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硅酮密封膠在高溫高濕環(huán)境下會吸收水分使其自身出現(xiàn)膨脹，膨脹的方向集中在縱向；密封膠的動(dòng)態(tài)拉伸和壓縮模量，及動(dòng)態(tài)剪切模量均有所上升。僅24h的人工氣候老化條件就會使得密封膠的硬度下降，而當(dāng)額外加入機(jī)械作用因素時(shí)，密封膠硬度的下降程度會更加大，作者認(rèn)為機(jī)械作用對密封膠的老化也是有比較大的影響的。

6 硅酮密封膠壽命評估

出于建筑幕墻上硅酮密封膠的安全考慮，各國對自然老化和加速老化進(jìn)行了大量研究，其根本目的都是為了對硅酮密封膠的壽命進(jìn)行預(yù)測和評估，或判斷其現(xiàn)階段的使用風(fēng)險(xiǎn)，這也一直是各標(biāo)準(zhǔn)委員會致力解決的問題。下面簡要綜述現(xiàn)有的硅酮密封膠工作壽命評估方法。

6.1 25年工作壽命

歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會制定的ETAG 002指南[12]是在假定工作壽命期為25年的基礎(chǔ)上編寫的。

產(chǎn)品的鑒定方法、評估方法及對建筑物和產(chǎn)品的各種要求都必須以此假定的工作壽命為基礎(chǔ)，生產(chǎn)者不能把一個(gè)系統(tǒng)的假定工作壽命作為質(zhì)量保證。

所用材料都應(yīng)保證在SSGS整個(gè)正常使用壽命期內(nèi)，不會由于內(nèi)部或外部作用如水、水汽、陽光照射、溫度等原因發(fā)生嚴(yán)重破壞的危險(xiǎn)。

6.2 50年工作壽命

德國聯(lián)邦材料研究和測試機(jī)構(gòu)BAM在2012-2015年的一個(gè)研究項(xiàng)目[23]，同時(shí)考慮了影響密封膠老化的多個(gè)因素，制定了新的加速老化方案，其預(yù)期工作壽命為50年。其24h的測試周期對應(yīng)預(yù)期1年的實(shí)驗(yàn)工作服務(wù)年限，如果密封膠產(chǎn)品能成功通過其50個(gè)測試周期循環(huán)，那就等于在實(shí)驗(yàn)使用的暴露環(huán)境中工作了50年。

BAM考慮了三個(gè)大方面的影響因素：①機(jī)械載荷的影響，如自重、溫差、風(fēng)壓，以及人為的突然性的沖擊力負(fù)載；②氣候載荷，如平均溫度、極限溫度、濕度、每年的下雨天數(shù)、年平均降雨量、每年的太陽光輻射；③化學(xué)載荷的影響，如酸雨、清潔劑等。

7 結(jié)論與展望

由于硅酮密封膠加速老化的壽命預(yù)測目前還只是建立在一些模型基礎(chǔ)上，采取了較多的假設(shè)，預(yù)測結(jié)果與實(shí)際值之間還有一定的差別，因而在以后還需要進(jìn)行更多的基礎(chǔ)性老化機(jī)理研究，同時(shí)取得更多自然老化樣品的第一手資料，建立更有效的復(fù)雜環(huán)境下多因素協(xié)同作用的人工加速老化方法，使加速老化和自然老化的關(guān)系更加契合，以進(jìn)一步提高密封膠材料加速老化壽命預(yù)測的精度和可靠性。

廣州市白云化工實(shí)業(yè)有限公司作為國內(nèi)最早的硅酮密封膠生產(chǎn)企業(yè)，一直在堅(jiān)持硅酮密封膠的耐老化性能研究。早在1997年就建立了實(shí)體幕墻進(jìn)行自然老化曝曬試驗(yàn)，至今已有23年并積累到相關(guān)數(shù)據(jù)。廣州市白云化工實(shí)業(yè)有限公司2012年與廣州市合成材料老化研究院開始50年極限測試，樣品投放測試周期50年，定期取樣測試，先后在廣州曝曬場、新疆吐魯番曝曬場、美國佛羅里達(dá)曝曬場、美國亞利山那曝曬場投放密封膠樣品開展試驗(yàn)。以上曝曬場代表了硅酮密封膠各種極端和代表性的使用環(huán)境，隨著自然老化曝曬試驗(yàn)的開展，可得到密封膠自然老化變化的規(guī)律，幫助建立更準(zhǔn)確的加速老化方法以及密封膠使用壽命的預(yù)測。