玻璃膠(英文名:有機硅化合物 學名:有機硅建筑密封膠),又稱硅膠,主要成份是硅酸鈉,由硅酸鈉和食用醋酸再加上有機的硅酮材料組成,因為硅酸鈉溶于水,使南北兩地出現了不同的叫法,在南方別稱為水玻璃,在北方別稱為泡花堿,作為有機硅高分子材料的重要組成部份,它在室溫下無需加熱,光照或其他條件即可固化變為彈性橡膠,使用非常方便,除具有一般有機硅材料的耐高低溫、耐氣候老化、高電絕緣等優異特性外,還具有對各類基材的粘結性好、抗變位能力強等特點,其主要作用是將相關玻璃類材料的產品與其它相應的基材進行粘合且達密封效果。
中國硅酮膠的開發工作始于上世紀六十年代,主要用于國防工業,到八十年代開始逐漸轉向民用。進入1990 年后,開發速度明顯加快,南海區嘉美公司在 1993 年建成了第一條 4000t/a酸性膠生產線,首次實現了中國硅酮膠的大批量國產化,截至2014年中國大大小小的硅酮膠企業超過150家,實際年產量已超過 400kt,實現了大批量出口。
發展歷史
歐美國家玻璃膠發展史
上世紀五十年代初歐美國家開發了雙組份硅酮密封膠產品用于建筑業,六十年代初有高性能單組份硅酮建筑密封膠出售,七十年代硅酮結構密封膠首次用于全隱框玻璃幕墻的結構粘接裝配工程,到現在已實際投入使用超過 40 年,使用效果良好。
中國玻璃膠發展史
中國玻璃膠產業的發源地是在四川省,1970 年中昊晨光化工研究院有限公司為中國人造衛星太陽能電池板開發了高性能的有機硅化物粘結劑,它就是現代硅酮建筑結構膠的前身。1980年晨光化工研究院承擔了國家“七五”重點科技攻關項目,進行硅酮建筑密封膠的開發,并向四川、江蘇省、廣東省等地的三家企業進行了技術轉讓,從 1990 年開始為硅酮膠的工業化生產而專門設計生產了 200升、500 升和 1000 升真空行星攪拌混合機,四川在為中國企業提供硅酮膠技術與設備的同時還及時輸出人才,使得中國成為世界硅酮膠的重要生產基地。
中國硅酮膠的開發雖然工作始于上世紀六十年代,但主要用于國防工業,到八十年代開始轉向民用,但由于條件的限制,并沒有大量的產品投放市場。進入 1990 年后,開發速度明顯加快,南海區嘉美公司在 1993 年建成了第一條 4000t/a 酸性膠生產線,首次實現了中國硅酮膠的大批量國產化,截至2014年中國擁有 20kt/a的生產線的硅酮膠生產企業超過十五家,中國大大小小的硅酮膠企業超過 150 家,生產能力超過 500kt ,實際年產量已超過 400kt。由于主要原材料已基本實現國產化,國產產品在生產和使用數量方面已大大超過進口產品 , 已有不少公司的產品實現了大批量出口。
生產工藝
主要工藝
硅酮密膠的生產工藝分為一步法和二步法(也稱基料法)。一步法具有生產周期短、生產設備簡單等特點,因此傳統生產工藝主要采用一步法。但由于硅酮密膠中添加了大量增塑劑和填充料,一步法工藝生產的產品性能波動大,貯存穩定性不佳,采用二步法可以改善這些不足。
生產流程
一步法:把基膠與經高溫烘過而脫去了大部分揮發份(主要為水份)的沉淀白炭黑粉料及其他助劑一起加入高速混合機中一次混成成品膠料。步驟簡單,只需要用干燥箱和混合機即可。
二步法:第一步,先把基膠與沉淀白炭黑粉料混合后,經真空加熱脫揮發份(主要為水份),制成基料,第二步把基料與其他助劑等在高速混合機或靜態器中混合成成品膠料。操作步驟多,相較于一步法設備更多。
關鍵技術
基于室溫硫化硅橡膠主要用作粘接劑及密封劑而且是通過濕氣硫化的特性因而對原料、混合工藝及環境條件有一些特殊要求。一般說單組分室溫硫化硅橡膠應滿足以下要求:1、膠料細膩各組分分散均勻;2、包裝容器密封性好膠料貯存期長(超過半年)既不發生凝膠化也無不硫化或硫化慢等;3、作為密封使用的產品應有良好的觸變性既有足夠的擠出速度容易從封筒擠出施工又不能從密封部位甚至是垂直部位流淌或下垂;4、遇濕氣后消粘(觸干)快硫化速度也較快;5、硫化后的密封膠應有符合要求的模量。為了達到上述要求在配制室溫硫化硅橡膠過程中必須嚴格控制所用原料的品質與含量并且在干燥環境中混配以防膠料接觸濕氣過早硫化。
分類
按單雙組份分類
玻璃膠從產品包裝上可分為兩類:單組份和雙組份。
單組份玻璃膠
單份玻璃膠其固化是靠接觸空氣中的水分而產生物理性質的改變。
雙組份玻璃膠
雙組份則是指玻璃膠分成A、B兩組,任何一組單獨存在都不能形成固化,需要先將兩組分混合均勻,然后在一定的時間內將膠注入用膠部位,固化速度較快。
按性質分類
常見玻璃膠按性質分類有中性玻璃膠、酸性玻璃膠和水性玻璃膠。在家裝過程中需對膠的性能進行了解后,針對不同材質分別使用。
酸性玻璃膠
酸性玻璃膠,具有腐蝕性,并且伴有刺激性氣味,粘結力強、使用方便、表干快、無垂流,具有良好彈性和粘接性能,能在廣泛的氣候條件下使用,并具有優越的耐候性和較強的預防光線直射、風雪、大氣污染等自然侵蝕的性能,對玻璃、鋁材、聚氯乙稀花崗石的粘合及大部份塑膠制品,具有良好的密封效果。主要適用于金屬與塑料、鋁合金門窗、店面櫥窗、天窗、塑膠之間、玻璃之間的密封防漏,但不可用于結構玻璃裝配。
中性玻璃膠
中性玻璃膠,屬于油性膠水,使用有機溶劑,常見的有甲醇、甲苯、松香水等。主要用于幕墻耐候密封,如玻璃幕墻,基板材料幕墻、石材干掛的耐候密封方面,適用于大理石,金屬類材料、玻璃等材質,主要優點是耐候性較好、成膜性佳、適用范圍廣、克服了酸性玻璃膠對金屬性材料的腐蝕、刺激性比酸性玻璃膠小、牢固程度高、PU能貼熱風膠,主要缺點是粘結力偏弱。
水性玻璃膠
水性玻璃膠,屬于水性膠水,使用無機化合物溶劑,常以水作為溶劑。主要優點是:通過乳化設備將丙烯酸與聚氨樹脂進行乳化后形成的膠液,使得其品種可調配性強、相較于其他性質的膠水更環保、干透后可在表面刷漆、價格較為便宜;缺點是:黏結力也偏弱、固化時間長、彈力較差、成膜性差、寒冷天氣下易凍結。
基本用途
門窗玻璃的粘接。
門窗玻璃的粘接主要使用非結構性硅酮膠,硅酮密封膠的基礎化合物由硅氧鍵組成,與C-C、C-O、C-N鍵的鍵能相比,Si-O的鍵能最高,為 444kJ·mol-1,如此高的鍵能決定了硅酮膠良好的性能,因此硅酮膠被廣泛地運用到受紫外線照射的門窗玻璃粘接中,是粘接門窗的主流產品。
在鋁合金窗剛興起時,用于粘接的是酸性硅酮膠,因酸性硅酮膠的固化速度快;彩色鋁合金門窗則更推薦使用硅酮膠作為粘接材料,但若使用酸膠,則硅酮膠容易對鋁合金基材有腐蝕作用。在大多數情況下,面對彩色鋁合金門窗的粘接,更加推薦使用不含白油的中性硅酮膠,而中性硅酮膠中,酮型和醇型膠使用較為普遍。脫酮肟型硅酮膠固化速度比醇型膠快,綜合性能佳,儲存穩定性好,基本無腐蝕性。脫醇型硅酮膠氣味較小、相對環保,對基材無腐蝕性,但儲存穩定性差。因此中性硅酮膠更受用戶的喜愛。
玻璃幕墻的粘接密封
硅酮膠為玻璃幕墻的主要粘接材料,根據《玻璃幕墻工程技術規范》中的明確規定,硅酮密封膠建議被使用在玻璃幕墻,GB16776-2005標準中規定,硅酮結構膠的物理力學性能拉伸粘接強度在23℃時應大于等于0.6MPa,90℃、-30℃、浸水后、水-紫外線光照后應大于等于0.45MPa,23℃時的最大拉伸強度時伸長率應大于100%。目前市面上主流的幾種結構膠的實測強度均大于國標要求,因此可以說明,硅酮結構膠非常適用于大型幕墻的結構性粘接,同時兼顧幕墻的美觀及質量。
零件的粘接
發動機、變速箱、法蘭件等需要保證密封性的零配件,傳統使用密封材料是橡膠墊、石棉墊、軟木墊和紙墊,但是采用上述傳統密封圈很難保證零件在裝配完成后不發生密封失效,為了解決傳統密封圈的問題,免墊片膠受到市場的歡迎。
免墊片膠是一種新型的室溫硫化硅酮密封膠,其最大的特點是可以不受接合面形狀和面積的限制,從而對零件進行密封,并且可以降低零件的加工精度。零件的使用場景一般溫度較高以及表面常有油漬附著,因此對免墊片膠的要求必須為耐高溫性好,耐油性佳等。不同于普通建筑用硅酮膠,免墊片膠通常采用特殊的硅樹脂、助劑和填料,因此其耐油性和耐高溫性優于普通建筑用硅酮密封膠。免墊片膠在使用前僅需對零件表面清潔,再根據所需密封零件的形狀,用免墊片膠進行均勻施膠,清除多余膠漿后,再安裝所需要密封的零件即可等待膠漿完全固化。
電子元器件的灌封粘接
硅酮膠擁有的耐高低溫、耐氣候老化、電絕緣性等特性在電子電器領域中的廣泛應用。在電子電器領域中,往往要求膠粘劑對電器元件無腐蝕,因此脫醇型硅酮膠十分適用于該行業。電子行業的發展給電子電器用硅酮膠提出了更高的要求,電子硅酮膠通常用于電子原件的涂敷保護、模塊薄層的灌封、電子元件的粘接密封固定、燈飾的粘接密封、光伏組件的密封等多種用途。電子硅酮膠通常對于粘度、稠度、阻燃性、腐蝕性有一定的要求,而單組分脫醇型硅酮密封膠的特點是強度高、對多種金屬無腐蝕性,十分適用于電子元器件的粘接密封。
發展趨勢
中國普通復合用溶劑型玻璃膠、雙組分聚氨酯膠粘劑玻璃膠生產技術已完全掌握,部分生產廠家工藝成熟,質量穩定,可完全替代進口產品;中國加入WTO以來,復合廠家注重提高技術,更新復合設備,配合環保型膠粘劑推廣,打破環保技術壁壘,適應全球化發展要求;膠粘劑研制單位、生產廠家加快環保替代品的開發,使產品綜合性能滿足復合要求;加速制訂產品行業標準,以建立技術屏障,保護民族產業。
北京2008年奧運會大部分比賽場館和上海市世博會大部分場館主要采用中國硅酮膠產品,高度超過 100 層的廣州國際金融中心(簡稱西塔)也成功使用了中國品牌,中國國產產品的市場占有率已從零迅速上升到70%左右,截至2014年已大大超過國外品牌而占據國內市場的主要份額。所有這些充分說明了中國在硅酮結構膠這一高技術產品領域的迅速崛起。隨著中國大型幕墻公司的成長,在國外承建了不少大型幕墻項目,中國硅酮幕墻膠產品也作為配套材料源源不斷進入國際市場,世界最高的建筑迪拜哈利法塔也是采用中國的硅酮幕墻產品,充分說明中國企業生產的硅酮幕墻膠產品具有世界一流水平,其他硅酮膠產品也憑借價廉物美占據了全球 40% 以上的份額!2014年以來,中國硅酮膠企業主要在實現硅酮膠生產工藝的連續化方面進行了大量技術改造,大大提高了生產效率,有效降低了正常損耗和能耗,超過 60%的中國品牌都采用了先進的連續化生產工藝,實現了跨越式發展,達到了世界先水平。
相關品牌
相關標準
玻璃膠適用國家標準GB16776-2005。
外觀要求
產品應為細膩、均勻膏狀物,無氣泡、結塊、凝膠、結皮,無不易分散的析出物。雙組分產品兩組分的顏色應有明顯區別。
物理力學性能
參考資料 >
硅酮膠二十年發展概覽.中國知網.2023-11-30
【知識】海外市場必備!建筑玻璃相關英文術語匯總.搜狐網.2023-11-30
酸性玻璃膠和中性玻璃膠各有各的優勢和區別!想知道怎么選擇可往這看.搜狐網.2023-11-18
中國十大硅酮膠品牌.中國設計.2023-11-30
雙組份硅膠-水性玻璃膠與中性玻璃膠的區別.中國知網.2023-11-30
不同生產工藝對中性硅酮密封膠性能的影響.國家科技圖書文獻中心.2023-12-03
酸性硅酮密封膠生產工藝及性能探討.國家科技圖書文獻中心.2023-12-03
硅酮膠中空玻璃密封膠的制備.中國知網.2023-11-30
硅酮密封膠在建筑幕墻中應用——值得注意的幾個問題.中國知網.2023-11-30
粘魚缸用什么玻璃膠 粘魚缸用酸性還是中性玻璃膠好.中國玻璃網.2023-12-03
硅酮膠在工業領域的應用研究.中國知網.2023-11-30
2023年玻璃膠行業發展現狀:玻璃膠行業年產值不斷增加.中國報告大廳.2023-11-18
標準號:GB 16776-2005.國家標準全文公開系統.2023-11-30