葉劍標(biāo)，余曉云

(亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系，安徽 亳州 236800)

在建筑施工中使用優(yōu)質(zhì)的材料，保證建筑使用壽命和質(zhì)量是現(xiàn)代化工材料發(fā)展趨勢(shì)，建筑密封膠在建筑后期裝修裝飾中作用也很大。在我國(guó)，建筑密封膠主要包括聚氨酯密封膠、聚硫密封膠、有機(jī)硅密封膠[1-4]。建筑密封膠綠色環(huán)保，性能優(yōu)良，其防腐性能可提高建筑物的使用壽命，對(duì)此，文獻(xiàn)[5]對(duì)聚苯胺及其復(fù)合材料的防腐性能研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，綜述了聚苯胺復(fù)合材料制備方法，并對(duì)聚苯胺復(fù)合防腐材料發(fā)展前景進(jìn)行了展望。文獻(xiàn)[6]以馬尾松為研究對(duì)象，研究不同防腐劑對(duì)木材耐腐性能的影響，應(yīng)用于古建筑及傳統(tǒng)民居木構(gòu)件防護(hù)工程。文獻(xiàn)[7]敘述了幾類重要的水性防腐蝕涂料的研究進(jìn)展，提出了目前水性防腐蝕涂料改性研究存在的問(wèn)題，歸納了納米粒子作為填料對(duì)水性涂料防腐蝕性能的影響，指出今后水性防腐蝕涂料的發(fā)展趨勢(shì)。

本文根據(jù)以往研究經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)制備好的雙組份聚硫密封膠實(shí)施防腐性能試驗(yàn)，分析長(zhǎng)適用期建筑密封膠的實(shí)際應(yīng)用性能。

1 材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)試劑

試驗(yàn)用主要原料包括液體聚硫橡膠、促進(jìn)劑TETD、促進(jìn)劑TETD、增塑劑(氯化蠟-52、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸丁芐酯)、填料(鈦白粉、碳酸鈣類、沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅)、偶聯(lián)劑(γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)及其試劑生產(chǎn)企業(yè)、試驗(yàn)試劑的名稱、規(guī)格，具體如表1所示。

1.1.2 試驗(yàn)器械

試驗(yàn)樣品制備過(guò)程中采用的主要儀器為無(wú)錫精派機(jī)械有限公司生產(chǎn)的雙行星攪拌釜、電子天平、上海人和科儀三輥研磨機(jī)[8]；剝離強(qiáng)度試驗(yàn)使用高溫烘箱、萬(wàn)能電子拉力器；耐凍融循環(huán)性能試驗(yàn)使用恒溫水池進(jìn)行試驗(yàn)；拉伸剪切試驗(yàn)使用WE/20型液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。

表1 試驗(yàn)試劑明細(xì)表

1.1.3 雙組份聚硫密封膠樣品的制備

1) A組份的制備。

在雙行星攪拌釜內(nèi)，加入一定劑量的填料、液體聚硫橡膠、增塑劑抽真空[9]，對(duì)各種材料混合后攪拌5 min以上直至均勻，再加入其他助劑和偶聯(lián)劑，抽真空攪拌35 min后放入塑料圓筒內(nèi)實(shí)施密封待用。

2) B組份的制備。

在雙行星攪拌釜內(nèi)，加入配好的一定劑量填料、固化劑、促進(jìn)劑、增塑劑等材料，抽真空后攪拌10 min，將混合均勻的材料利用三輥研磨機(jī)研磨[10]。隨后繼續(xù)在雙行星攪拌釜內(nèi)，抽真空攪拌35 min后放入塑料圓筒內(nèi)實(shí)施密封待用。

3) 在編號(hào)為1～3的燒杯內(nèi)分別加入用電子天平準(zhǔn)確稱量的密封膠，A、B組份按質(zhì)量比100∶10、100∶20、100∶30，使用刮刀沿同一方向均勻攪拌，在攪拌時(shí)避免帶入氣泡，制備成雙組份聚硫密封膠樣品，型號(hào)分別為MO-1、MO-2、MO-3。

4) 耐化學(xué)侵蝕試驗(yàn)、耐凍融循環(huán)性能試驗(yàn)的樣品制備。

制備樣品的基材是20 mm×20 mm×40 mm的12塊水泥砂漿磚塊，在基材上分別涂刷MO-1、MO-2、MO-3型號(hào)雙組份聚硫密封膠待固化后，在20 ℃室溫條件下養(yǎng)護(hù)15 d，完成樣品PT-1、PT-2、PT-3制備，該組作為留樣樣品。以相同方法制備3組樣品作為試驗(yàn)樣品。

5) 腐蝕性樣品的制備。

制備樣品的基材為15 mm冷軋帶肋鋼筋，在基材上涂刷MO-1、MO-2、MO-3型號(hào)雙組份聚硫密封膠待固化后，在20 ℃室溫條件下養(yǎng)護(hù)15 d，完成樣品NT-1、NT-2、NT-3制備。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 耐腐蝕性試驗(yàn)

雙組份聚硫密封膠最重要的性能就是耐腐蝕性，該性能能夠直觀顯示密封膠的防腐性能。

腐蝕性試驗(yàn)方法：在溫度為65 ℃試驗(yàn)條件下，將樣品NT-1、NT-2、NT-3浸泡15%氯化鈉水內(nèi)20 d后，觀察樣品覆蓋下膠層是否有裂紋、粘附力發(fā)生變化情況、有無(wú)發(fā)粘現(xiàn)象、鋼筋表面是否發(fā)生腐蝕現(xiàn)象[11-12]。

1.2.2 剝落強(qiáng)度試驗(yàn)

使用萬(wàn)能電子拉力器進(jìn)行剝落強(qiáng)度試驗(yàn)。剝落強(qiáng)度用破壞狀態(tài)、最大剝離強(qiáng)度(N/mm)描述。剝落強(qiáng)度影響密封膠的粘結(jié)性能，而粘結(jié)性能同時(shí)影響著密封膠的防腐性能。

剝落強(qiáng)度試驗(yàn)流程：將制備好MO-1、MO-2、MO-3樣品在20 ℃下實(shí)施拉伸，每4 h測(cè)1次記錄下剝離強(qiáng)度；在溫度為120 ℃的高溫烘箱內(nèi)，將樣品靜置7 d，隨后取出;在標(biāo)準(zhǔn)室溫下放置24 h，記錄下剝離強(qiáng)度，測(cè)試剝離強(qiáng)度的依據(jù)是GB/T528-2009規(guī)定。

1.2.3 耐凍融循環(huán)性能試驗(yàn)

依據(jù)JG/T25—2009《建筑涂料涂層耐凍融循環(huán)性測(cè)定法》的方法實(shí)施耐凍融循環(huán)性能試驗(yàn)。

在25℃的恒溫水池內(nèi)，將養(yǎng)護(hù)15 d的PT-1、PT-2、PT-3樣品浸泡20 h，然后取出將樣品放進(jìn)-19 ℃的低溫箱內(nèi)冷凍3 h，然后放進(jìn)53 ℃的烘箱中恒溫3 h。取出樣品，重復(fù)操作上述流程10遍。在20 ℃室溫下放置3 h，觀察樣品膠層是否發(fā)生起泡、開(kāi)裂、無(wú)粉化、剝落等情況[13]。

1.2.4 耐化學(xué)侵蝕試驗(yàn)

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16777—2009《建筑防水涂料試驗(yàn)方法》的方法進(jìn)行耐化學(xué)侵蝕試驗(yàn)。將養(yǎng)護(hù)15 d后的PT-1、PT-2、PT-3樣品，分別浸泡在各種不同的化學(xué)介質(zhì)內(nèi)[14]，保證樣品全部浸入液體中，液面比樣品高15 mm，連續(xù)浸泡170 h后取出備用；用清水沖干樣品表面，在20 ℃室溫下放置5 h，觀察膠層是否發(fā)生膨脹或變色等情況。

1.2.5 拉伸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)

將MO-1、MO-2、MO-3型號(hào)雙組份聚硫密封膠樣品在腐蝕介質(zhì)中實(shí)施拉伸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)。拉伸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)依據(jù)GB/T528—2010標(biāo)準(zhǔn)，拉伸剪切強(qiáng)度>12 MPa，拉伸剪切試驗(yàn)使用WE/20型液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。將加載速率設(shè)置為15 mm/min，拉伸剪切強(qiáng)度計(jì)算公式為

(1)

式中：S是有效搭接面積；τ是拉伸剪切強(qiáng)度；P是破壞時(shí)的加載值。

測(cè)定在不同介質(zhì)中浸泡72h后的MO-1、MO-2、MO-3樣品拉伸剪切強(qiáng)度，粘結(jié)強(qiáng)度的保持率，具體方法如公式(2)，即

(2)

式中：φ0是耐化學(xué)試劑試驗(yàn)前常態(tài)下的粘結(jié)強(qiáng)度；K是粘結(jié)保持率；φ是耐化學(xué)試劑試驗(yàn)后粘結(jié)強(qiáng)度。

1.2.6 適用期試驗(yàn)

多組份聚硫密封膠按比例混合后或單組份聚硫密封膠在原包裝打開(kāi)后，可使用時(shí)間就是密封膠適用期，適用期就是密封膠從混合到無(wú)回彈整體過(guò)程的時(shí)間。密封膠的施工工藝性能主要受適用期影響較大，適用期過(guò)短，會(huì)導(dǎo)致密封膠固化，造成浪費(fèi)；適用期過(guò)長(zhǎng)，密封膠的硫化速度過(guò)慢，減慢施工速度[15]。掌握合適的適用期對(duì)密封膠的性能發(fā)揮具有非常重要的意義。

據(jù)分析可知，碳酸鈣用量對(duì)雙組份聚硫密封膠適用期影響較大，因此適用期試驗(yàn)過(guò)程是在制備好的MO-1、MO-2、MO-3樣品中分別加入不同比例碳酸鈣，記錄表干時(shí)間。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 耐腐蝕性試驗(yàn)結(jié)果與分析

NT-1、NT-2、NT-3 3種樣品耐腐蝕性試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 3種樣品耐腐蝕性試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

由表2可知，在溫度為65 ℃試驗(yàn)條件下，將樣品NT-1、NT-2、NT-3浸泡15%氯化鈉水內(nèi)20 d后，NT-2、NT-3鋼筋表面上發(fā)生腐蝕和裂紋現(xiàn)象、同時(shí)具有粘附力,NT-3鋼筋表面上還發(fā)生發(fā)粘的現(xiàn)象。而MO-1雙組份聚硫密封膠覆蓋下NT-1樣品鋼筋表面上沒(méi)有發(fā)生任何變化，對(duì)比結(jié)果表明MO-1雙組份聚硫密封耐腐蝕性能強(qiáng)。

2.2 剝落強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)GB/T528—2009規(guī)定，按照常溫剝落強(qiáng)度大于2.5 MPa、高溫下剝落強(qiáng)度大于5 MPa的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)20 ℃下3種密封膠樣品的剝落強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，如圖1所示。

圖1 20 ℃下3種密封膠樣品剝落強(qiáng)度

由圖1可知，在20 ℃下MO-1密封膠樣品最大剝落強(qiáng)度3 MPa，符合規(guī)定剝落強(qiáng)度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。而MO-2、MO-3密封膠樣品沒(méi)有達(dá)到規(guī)定剝落強(qiáng)度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)GB/T528—2009規(guī)定，按照常溫剝落強(qiáng)度大于2.5 MPa、高溫下剝落強(qiáng)度大于5 MPa的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)120 ℃高溫下3種密封膠樣品的剝落強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，如圖2所示。

圖2 120 ℃高溫下3種密封膠樣品剝落強(qiáng)度

由圖2可知，在120℃高溫下MO-1密封膠樣品最大剝落強(qiáng)度6 MPa，符合規(guī)定剝落強(qiáng)度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。而MO-2、MO-3密封膠樣品沒(méi)有達(dá)到規(guī)定剝落強(qiáng)度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

綜合圖1、2分析結(jié)果可知：MO-1密封膠樣品剝落強(qiáng)度最高，符合規(guī)定剝落強(qiáng)度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 耐凍融循環(huán)性能試驗(yàn)結(jié)果與分析

依據(jù)4種試驗(yàn)現(xiàn)象和判定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)耐凍融循環(huán)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，如表3所示。

表3 耐凍融循環(huán)性能試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法

耐凍融循環(huán)性能試驗(yàn)采用1組密封膠樣品(PT-1、PT-2、PT-3，)，將試驗(yàn)結(jié)果與留樣樣品對(duì)比。3種樣品的耐凍融循環(huán)性測(cè)試結(jié)果如表4所示。

表4 3種樣品的耐凍融循環(huán)性測(cè)試結(jié)果

由表4可知，對(duì)PT-1、PT-2、PT-3樣品在進(jìn)行10次凍融循環(huán)后，PT-2、PT-3涂層均發(fā)生剝落的情況、同時(shí)涂層上均發(fā)生不同程度開(kāi)裂與粉化情況。而MO-1雙組份聚硫密封膠覆蓋下PT-1樣品涂層上沒(méi)有發(fā)生任何變化，對(duì)比結(jié)果表明MO-1雙組份聚硫密封膠耐凍融循環(huán)性能強(qiáng)。

2.4 耐化學(xué)侵蝕試驗(yàn)結(jié)果與分析

PT-1、PT-2、PT-3樣品的耐化學(xué)侵蝕試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 3種密封膠樣品的耐化學(xué)侵蝕試驗(yàn)結(jié)果

由表5數(shù)據(jù)可知, 在不同介質(zhì)中,PT-1樣品15d后涂層上無(wú)變化，PT-1樣品綜合性能最優(yōu);PT-2樣品涂層上發(fā)生了不同程度的變化，但在15%氫氧化鈉作用下PT-2樣品在15 d后，涂層上無(wú)變化；PT-3樣品也發(fā)生了不同程度的變化，PT-3密封膠除了在95#汽油中浸泡15 d后，涂層上無(wú)變化。MO-1雙組份聚硫密封膠覆蓋下PT-1樣品涂層上沒(méi)有發(fā)生任何變化，對(duì)比結(jié)果表明MO-1雙組份聚硫密封膠耐化學(xué)侵蝕性能強(qiáng)。

2.5 拉伸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果與分析

3種樣品在不同介質(zhì)中浸泡72 h后測(cè)試?yán)旒羟袕?qiáng)度,結(jié)果如表6所示。

表6 72 h后3種樣品的拉伸剪切強(qiáng)度

由表6可知，MO-1樣品在不同介質(zhì)中的平均拉伸剪切強(qiáng)度為14.93 MPa，MO-1平均拉伸剪切強(qiáng)度分別比MO-2、MO-3高4.45 MPa、5.27 MPa。通過(guò)對(duì)比結(jié)果可知MO-1的拉伸剪切強(qiáng)度最高，符合GB/T528—2010標(biāo)準(zhǔn)。

3種樣品在不同介質(zhì)中的粘接強(qiáng)度保持率如表7所示。

表7 3種樣品在不同介質(zhì)中的粘接強(qiáng)度保持率

由表7可知,MO-1樣品在不同介質(zhì)中的平均粘結(jié)強(qiáng)度保持率為97.25%，MO-1平均粘結(jié)強(qiáng)度分別比MO-2、MO-3高14.5%、18.8%。通過(guò)對(duì)比結(jié)果可知MO-1的平均粘結(jié)強(qiáng)度保持率最高，耐腐蝕性能最佳。

2.6 適用期試驗(yàn)結(jié)果

在MO-1、MO-2、MO-3樣品中分別加入不同比例碳酸鈣，記錄表干時(shí)間，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 納米碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)密封膠適用期的影響

由圖3可知，納米碳酸鈣與密封膠適用期成反比，隨著納米碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，密封膠的適用期會(huì)隨之縮短。當(dāng)納米碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于7%時(shí)適用期降低的速度放緩；當(dāng)納米碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于10%時(shí)，MO-1、MO-2、MO-3雙組份聚硫密封膠的適用期分別為0.5、1.0、1.5 h，比納米碳酸鈣質(zhì)量低時(shí)適用期縮短。綜上可知：隨著納米碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，會(huì)促進(jìn)液體聚硫橡膠的固化，使整個(gè)雙組份聚硫密封膠的適用期縮短。根據(jù)建筑的特殊要求，一般選擇加入10%納米碳酸鈣0.5 h的MO-1雙組份聚硫密封膠適用期最合適。

4 結(jié)論

1) 通過(guò)分析耐腐蝕性試驗(yàn)結(jié)果可知：MO-1雙組份聚硫密封膠的耐腐蝕性能強(qiáng)。

2) 通過(guò)剝落強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可知：MO-1密封膠樣品剝落強(qiáng)度在同類中最高，符合規(guī)定剝落強(qiáng)度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3) 通過(guò)耐凍融循環(huán)性能試驗(yàn)結(jié)果可知：MO-1雙組份聚硫密封膠覆蓋下，PT-1樣品涂層上沒(méi)有發(fā)生任何變化，MO-1雙組份聚硫密封膠凍融循環(huán)性能最佳。

4) 通過(guò)耐化學(xué)侵蝕試驗(yàn)結(jié)果可知：MO-1雙組份聚硫密封膠覆蓋下，PT-1樣品涂層上沒(méi)有發(fā)生任何變化，MO-1雙組份聚硫密封膠耐化學(xué)侵蝕性能最高。

5) 通過(guò)拉伸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可知：MO-1的拉伸剪切強(qiáng)度最高，符合GB/T528—2010標(biāo)準(zhǔn)；MO-1的平均粘結(jié)強(qiáng)度保持率最高，其耐腐蝕性能最佳。

6) 通過(guò)分析適用期試驗(yàn)結(jié)果可知：加入10%納米碳酸鈣0.5h的MO-1雙組份聚硫密封膠適用期最合適。

通過(guò)以上結(jié)論表明：本文制備的A、B組份質(zhì)量比為100∶10長(zhǎng)適用期雙組份聚硫密封膠防腐性能優(yōu)良，非常適合作為建筑物密封材料。