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最近金属硅市场价格大涨,导致有机硅的衍生产品,硅酮密封胶价格大涨,而且供应关系变得非常紧张,涨价函、调价表传遍了整个门窗幕墙行业的“朋友圈“,“一单一议,封单不报”更是成了常态化。中国幕墙网ALwindoor.com从业内人士那里了解到:原材料涨价的这种现状和趋势,在相当长的一段时间内,都将难以改善。
因此作为与硅酮密封胶有类似功能的MS胶快速地进入了消费者的视野,但MS胶与传统的硅酮密封胶还是有着较大的差异,且今市场上的MS胶鱼龙混杂,用户难以辨别好坏。为此,中国幕墙网ALwindoor.com特别邀请到“钟化”公司,从“MS胶的由来,什么是好MS胶?”,以及“MS胶户外使用情况与耐候性”两个话题展开论述,以协助门(词条“门”由行业大百科提供)窗幕墙、设计院所,与房地产、建筑业的用户正确的选用MS胶。
上世纪70年代,日本的钟化(KANEKA)公司发明了以甲氧基硅烷封端的高分子聚醚化合物,以此聚合物为主要功能原料的密封胶产品,具有粘接性好、耐候性优良等优点,完全能满足建筑接缝的密封需求。为了区别于传统的硅酮密封胶,使市场更易于接受,当时日本建筑市场把这个新胶种称呼変成シリコーンシーラント(中文翻译:改性硅酮密封胶),英文是Modified Siliconesealant(MS密封胶),简称MS胶。钟化公司也将该聚合物商业化命名为钟化 MS Polymer。 后来随着市场对这个新胶种的认知度越来越高,MS胶的名称也慢慢扩散到欧美,以及中国国内。这就是“MS胶”名称的由来。
以可水解的硅烷对高分子聚合物进行封端改性的技术产品,并不只是钟化KANEKA公司一家独有的。上世纪末到本世纪初,一些其他跨国化工公司以及国内公司,也商业化了和钟化MS Polymer结构类似、但生产技术路线完全不同的硅烷改性聚合物产品,比如瓦克公司的STPE产品,迈图公司的SPUR产品,这也是可以应用到密封胶、胶粘剂中的,但是各有特点。
从上图可以看出,硅烷改性密封胶是一个大的范畴,里面包含了不同硅烷、不同聚合物主链的基础原料制成的密封胶产品。其中由于以钟化MS为主原料的密封胶的商业应用最早,最广、最成熟,市场认知度最好,名字也简单,这样MS胶就成了硅烷改性聚醚胶的一个代名词。这一点,在国家标准《硅酮和改性硅酮建筑密封胶》(GB/T 14683-2017)中作了明确说明:改性硅酮建筑密封胶是以端硅烷基聚醚为主要成分、室温固化的单组分(词条“单组分”由行业大百科提供)和多组分密封胶,标记为”MS”。但“MS聚合物”这个名称,作为MS Polymer的中文翻译,一般还是特指钟化公司KANEKA的产品。
那么什么才是好的MS胶呢?
这个问题不能一概而论,得从“品质”与“适合性”两个方面来判断。
“品质”,要得到保证,首先密封胶有较高的硅烷改性聚合物的含量。近两年,由于市场竞争激烈,部分胶厂降低密封胶中的硅烷改性聚合物的含量以降低成本,低含量胶在使用伊始,效果还行,但是1-2年后,其耐候性、耐久性、粘接性不足的弱点在逐步显现,影响建筑质量,最后受害的是终端消费者。其次是要严格选用好的原料,特别是主体树脂,并明确配方比例,严格管理制胶过程,确保每支胶都是最优的。制造有品质的密封胶,对制胶企业的经营理念及内部管理能力是一大考验。
“适合性“,就是”适材适所“,指在合适的位置要选用合适的胶。错误的应用配置,必然产生不好的应用效果。适合性的判断,是需要有较强的密封胶应用理论知识和长时间的应用经验的,这也是最难的,需要胶企长期的应用积累。
一般地,重视自身品牌的长期建设,并长期深耕于密封胶领域的企业,对“品质“、适合性“均有较强的把握,值得依赖。
下面继续介绍一下,MS胶在建筑外墙上的典型用胶点,以及抗污染性和耐候性表现情况。
(图一)展示了MS胶在建筑外墙的几个典型应用点:铝板与石材幕墙的填缝、窗框与墙体的接缝密封、预制混凝土(词条“混凝土”由行业大百科提供)板的接缝密封防水等。
图二、图三展示了在外墙应用上,硅酮密封胶与MS胶的污染情况的对比。硅酮密封胶本身是一个非常优秀的产品,具有超强的耐候性,但存在致命的缺点,即硅油会污染接缝周边,表面也不能涂饰。在国内,硅酮密封胶的发展最为成熟,因而在建筑市场,硅酮胶独占鳌头,但这也限制了消费者的选择,从而导致一些本不应该使用硅酮密封胶的领域,被硅酮密封胶占领了。一般来说,硅酮密封胶在幕墙上最适合的是用于在玻璃幕墙的结构粘接及耐候密封。而在石材、混凝土等多孔性基材(词条“基材”由行业大百科提供)的填缝密封上,MS胶的综合表现要优于硅酮密封胶。所以选胶的时候,要有“适才适所”的概念,根据实际情况,选用合适的密封胶。
再看耐候性。
由于化学结构的差异,MS胶(主链结构为C-O与C-C键)的耐紫外线能力,和硅酮密封胶(主链为Si-O键)对比,稍显不足。在户外紫外线的作用下,MS胶的表面会出现少许粉化,所以MS胶,一般不建议用于会被太阳光直接照射到的透光玻璃的粘接上(紫外线会透过玻璃,破坏MS胶与玻璃的粘接面)。但是在石材、金属、混凝土等非透光的建筑基材粘接上,MS胶的粘接面则完全不会受紫外线的影响,不影响密封防水功能,且无污染。
为了对MS胶的耐候性进行测定,在市场上购买了三款基于钟化MSPolymer做成的胶,分别是MS-2(双组分MS胶)、MS-1(单组分MS胶)、MS-1高耐候(单组分高耐候MS胶),进行老化(词条“老化”由行业大百科提供)测试。从(图四)可以看到,MS-1在经过了1800小时的老化后,表面开始出现极轻微裂纹,而当老化时间去到2400小时时,裂纹稍微增加;MS-2在经过了2400小时的老化后,表面基本没有变化;MS-1高耐候,经过了5200小时的老化后,完全没有变化,这可是与户外接近20年的使用时长相当了。据此可以判断,MS的耐候性比起市面上绝大多数的密封胶要好,完全能满足户外的长期使用。
在实际应用案例中,也采取了割胶进行检测的评价如(图五)所示,检测人员从外墙上把MS胶取出,用于相关性能的测试。
具体的方法如(图六),把从外墙上取下来的MS胶条,从表到里每隔一段距离,进行裁切,制作成10mm x 45mm x 1mm的测试基材,并对其进行力学性能的测定。
从(表三)和(表四)中可以看到,不管是单组分还是双组分MS胶,或者是使用了10年还是18年,由表到里,各胶层的性能都表现如初,性能稳定。
基于钟化MSpolymer的MS胶在户外已经有了四十年的应用实绩。1981年日本第一劝业银行总部,首次在户外使用了MS胶;1990年,东京都政府大楼同样是使用了MS胶作为外部的防水密封材料,这是超高层建筑的一个典型代表。除此以外,还有很多的MS胶在户外建筑应用案例,由于篇幅所限不一一列举。
MS胶作为新出现的胶种,在缺乏认识的情况下,初期存在乱象是不可避免的,但作为环保建筑密封材料的一个新方向,中国幕墙网ALwindoor.com相信MS胶市场的健康成长,不仅需要各个胶企的自律,加强品质管理,正确推广应用,也需要用户的监督,从品牌、品质方面去选择合适的MS产品,实现行业的优胜劣汰,有序发展。