用好胶！粘接“不锈钢”，密封胶应该怎么选？

用好胶！粘接“不锈钢”，密封胶应该怎么选？

摘要：本实验研究了硅酮结构密封胶对不同类型不锈钢的粘结性，施打底涂剂可明显改善硅酮结构密封胶对部分难粘不锈钢的粘结效果。随后选择其中一种类型的不锈钢，测试了硅酮结构密封胶与不锈钢在23℃、90℃、-30℃、浸水、水紫外的拉伸粘结性，为建筑设计、现场施工选择用胶提供一定的参考依据。

　　关键词：不锈钢、硅酮结构密封胶、粘结、底涂剂

　　前言

　　不锈钢作为一种特殊的钢材，其具有极佳的结构性能、优异耐腐蚀性、造型美观、易于维护和全生命周期成本低等优点，使其在建筑中具有广阔的适用性[1]。

从20世纪初，不锈钢就已经在建筑上采用，现在广泛在建筑中作为钢构件、室外墙板、屋顶材料、玻璃幕墙不锈钢支撑体系和单独的外幕墙装饰等使用。近些年来，随着相应的设计规范修订，不锈钢能够满足建筑美学、抗腐蚀性能、耐久性和结构设计要求，受到建筑结构行业的青睐，在很多标志性建筑中得到广泛应用[2]。
例如汉京金融中心裙楼项目中，不锈钢立柱与玻璃通过结构胶进行粘结使用，既能满足建筑效果又能满足规范的要求，也说明结构胶与不锈钢之间要进行相容性试验，保证结构胶与不锈钢的粘结[3]。

　　选择何种密封胶进行结构性粘结也是结构设计中需要考虑的关键点。硅酮密封胶具有优异的耐气候老化、耐高低温性能，广泛的粘结性，良好的物理机械性能，用于各类幕墙、门窗的结构粘结、防水密封已有几十年的历史，并得到了广泛认可。本文选用双组分硅酮结构密封胶对不锈钢粘结进行系统研究，以期为结构胶对不锈钢的粘结应用提供参考建议。

　　1. 实验部分

　　1.1实验室环境：

　　温度(23±2)℃，相对湿度(50±5)%

　　1.2实验材料：

　　硅酮结构密封胶：硅宝992双组分硅酮结构密封胶，成都硅宝科技股份有限公司(以下简称硅酮结构密封胶);不锈钢：4种;市售;清洁溶剂：酒精，天津市迪博化工有限公司;底涂剂：自制。

　　1.3实验设备：

　　双轴行星搅拌机XSJ-2，成都硅宝科技股份有限公司;INSTRON-3365拉伸试验机;SZW-3水紫外线辐照控制仪，郑州惠晟材料科技有限公司及河南建材研究设计院;TST101A-2B电热鼓风干燥箱，成都特恩特仪器有限公司;FA2204B电子天平，上海精密科学仪器有限公司：精度0.1mg;结构胶透明膜片：河南建筑材料设计研究院。

　　1.4样品制备及测试

　　所有样品在(23±2)℃，相对湿度(50±5)%的标准条件下，放置24h。硅酮结构密封胶的混合比例为14:1(质量比)，在负压0.095 MPa以下真空条件下进行混合，时间约为5min。

　　1.4.1 剥离粘结性测试

　　按GB 16776—2005《建筑用硅酮结构密封胶》中附录B，采用实际工程用基材同密封胶粘结制备试件，测定浸水处理后的剥离粘结性[4]。

　　将不锈钢板按“两步抹布法”对待粘结部位采用酒精进行清洁，保证基材表面清洁无浮灰，必要时施打底涂剂，15 min后(待表面干燥)施胶，施胶完毕后使用工具进行表面修饰，并保证密封胶与基材完全接触;将所有样品放置于(23±2)℃、相对湿度(50±5)%条件下养护，养护周期为标准条件下14天，浸水7天。测试方法：180°反向拉试件，同时采用结构胶透明膜片读数，记录粘结破坏面积与测试面积比值。

　　1.4.2拉伸粘结试样制备和测试

　　按照GB 16776-2005将混合好的硅酮结构密封胶填充在不锈钢和玻璃中间制成拉伸粘结模块(如图1)。制备好的试样在标准条件下养护后(双组分养护时间为14天)，分别测试试样在 23℃、90℃、-30℃、浸水、水紫外300h后的拉伸粘结强度，粘结破坏面积;以及23℃时最大拉伸强度时伸长率。

　　2 实验结果与讨论

　　2.1 剥离粘结性测试

　　不锈钢的种类十分繁多，正如铝合金是以铝为基础元素的合金一样，其实不锈钢也是一种合金，只不过它是以铁为基础元素的合金。不锈钢的合金元素包括铬，镍，碳，钛等。其中，铬的加入，是不锈钢不生锈的关键。这是由铬元素的特性决定的。不锈钢中，铬含量至少约为10.5%，它可以在不锈钢的表层，形成一层保护性的自修复氧化膜，这就是为什么不锈钢耐腐蚀的原因。因此为了保障不锈钢的不生锈效果，往往会在表面进行镀镍、镀锌的表面处理方式。

　　在选择硅酮密封胶进行粘结性测试时，需要注意密封胶反应类型;对不锈钢粘结时不能选择酸性密封胶，酸性会对不锈钢表层造成腐蚀性，应该选择中性硅酮密封胶进行应用。我们选用4种不同类型不锈钢进行粘结性测试(图2)，样品在标准状态养护14 天，然后浸水7 天，在养护各阶段进行粘结性测试，实验结果如表1所示。

　　由表1可以看出，在标准条件下养护14天后，硅酮结构密封胶对大部分类型的不锈钢均具有良好的粘结性。硅酮结构密封胶对304和316不锈钢在浸水7天后，均出现明显的粘结破坏属于粘结不良，但涂刷底涂剂后粘结破坏面积为0%，说明底涂剂可以促进硅酮结构密封胶与不锈钢之间的粘结力。因此我们在实际工程选用硅酮结构密封胶与不锈钢进行结构粘结时必须进行剥离粘结性测试，确保最终粘结效果。

　　2.2 拉伸粘结性能

　　拉伸粘结性能主要检测结构胶拉伸粘结强度和23℃时最大拉伸强度时伸长率。硅酮结构密封胶良好的拉伸粘结强度可以将幕墙板片牢牢的粘结在附框上，抵抗风压和板片自重。适宜的弹性伸长率赋予幕墙灵活的平面变形能力，以抵抗风压。根据剥离粘结性测试结果表明，硅酮结构密封胶对各种类型的不锈钢均能实现良好的粘结。我们选择应用最广的304不锈钢进行下一步的研究工作，拉伸粘结性能测试结果见表2。

　　由表2可以看出，硅酮结构密封胶对304不锈钢在23℃、90℃、-30℃、浸水、水紫外不同环境下对基材均粘结良好，且拉伸粘结强度值均大于GB 16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》要求，可以满足在户外各种条件下的应用。

　　3.结论

　　综合剥离粘结性测试和拉伸粘结性能测试结果，说明硅酮结构密封胶对不锈钢具有良好的粘结效果，能够满足不锈钢在建筑上的结构使用要求。在给不锈钢配套选择结构胶时，需要选择中性硅酮密封胶，并进行粘结性测试，必要时涂刷底涂剂，保证结构胶与不锈钢的粘结效果。