密封膠對建筑外窗節(jié)能的影響分析

　　摘要：本文通過對密封膠在中空玻璃、外窗縫隙中的應(yīng)用分析，說明選用合適的密封膠可以提高中空玻璃的質(zhì)量、加強外窗結(jié)構(gòu)的氣密性，從而實現(xiàn)外窗的節(jié)能，并對節(jié)能效果進行了分析。
　　關(guān)鍵詞   密封膠；　中空玻璃；　外窗結(jié)構(gòu)；　節(jié)能

　　1前言
　　建筑節(jié)能是落實我國“節(jié)能減排”政策的重要內(nèi)容之一。在各種能耗中，建筑能耗占全國總能耗的27.5%以上。近幾年，我國每年新建房屋面積近20億平方米，其中約90%為高耗能建筑；在既有的近400億平方米建筑中，有95%是高耗能建筑，而這些高耗能建筑中又有50％的耗能是通過門窗散失的。我國在建筑物保溫性能上與發(fā)達國家相比，外窗單位面積能耗是發(fā)達國家的2～3倍，門窗空氣泄漏率為發(fā)達國家的3～6倍。因此門窗節(jié)能是提高我國建筑節(jié)能的關(guān)鍵。
　　目前，我國的節(jié)能門窗主要從窗型、玻璃、窗框三個方面采取措施，通過對熱的對流、傳導和輻射這3種熱交換進行有效的阻斷達到節(jié)能的目的。由于外窗的熱損失主要是通過玻璃的傳導、輻射與存在的縫隙，因此，采用節(jié)能型玻璃（如中空玻璃）、加強外窗結(jié)構(gòu)的氣密性是實現(xiàn)外窗節(jié)能的重要途徑，這其中密封膠起著十分重要的作用。
　　2中空玻璃的密封膠的選用
　　中空玻璃是目前應(yīng)用較廣的一種節(jié)能玻璃，具有優(yōu)良的隔熱性能，其隔熱能力主要來源于二玻璃間密封的空氣層。此空氣的導熱系數(shù)為0.028W/m•K，遠低于玻璃的導熱系數(shù)（0.77W/m•K），密封的中空玻璃除玻璃四邊用密封膠導熱，其余大面積玻璃均依靠空氣層導熱，     因此加大了熱阻，明顯提高了中空玻璃隔熱效果。由此可知，決定中空玻璃質(zhì)量性能的主要因素是密封膠的性能以及密封道數(shù)。
　　2．1中空玻璃密封膠的選用
　　常用的中空玻璃密封膠有聚硫膠、丁基熱熔膠、聚氨酯膠和硅酮膠，聚硫密封膠是中空玻璃行業(yè)中最早使用的外層密封膠。2002年后，全球中空玻璃密封膠中，聚氨酯因其優(yōu)良的性能及環(huán)保性，取代聚硫膠占據(jù)了市場主導地位。表1是常用密封膠的性能比較。
　　2．1.1耐候性
　　密封膠的抗老化性能在很大程度上決定了中空玻璃的使用壽命。在常用的密封膠中，硅酮膠有很好的耐候性，在很寬的溫度范圍內(nèi)可以長期使用而不變質(zhì)；聚硫膠能在-50℃至100℃溫度范圍內(nèi)亦可保持其特性；而聚氨酯膠其表面易劣化，但對配方進行改良后，其使用壽命長也可達15～20年。
　　2．1.2透氣率
　　透氣量是一個非常重要的因素。中空玻璃隔熱、防霜霧性能是通過其內(nèi)部一層密封的、干燥的空氣（或是氬氣、氙氣等）層來實現(xiàn)的，一旦透氣量達到一定程度，在較低溫度時，就會結(jié)霜結(jié)露，中空玻璃的使用性能也就失效。因此，要求密封材料對氣體具有良好的阻隔性能或具較低的透氣率。
　　常見的中空玻璃密封膠中，丁基膠的水蒸汽透過率最低，但丁基膠是熱塑性的，只用做內(nèi)層密封，一般不單獨使用；聚硫膠具有較低的透氣率，是制造中空玻璃的理想材料；硅酮膠的透氣率較高，約為10～15g/m2•d•cm，一般地，使用硅酮膠密封膠時采用雙道密封結(jié)構(gòu)；與聚硫膠和硅酮膠相比，聚氨酯的水氣滲透率是最低的，使用聚氨酯的制作的中空玻璃的質(zhì)量會更為優(yōu)良。
　　2．1.3粘接性
　　丁基熱熔膠屬于非化學粘接，低溫粘接性差；硅酮膠由于本身就有很強的粘結(jié)性能，所以使用硅酮膠作中空玻璃密封條不需要再涂底膠，直接升溫便可與玻璃很好地粘接在一起；但它的耐水性較差，由于玻璃與窗框之間容易積存雨水，經(jīng)過日曬，水溫最高可達80℃左右，在此條件下，膠的粘接強度會降低，膠層與玻璃之間就會脫粘而導致中空玻璃失效；聚硫膠與玻璃的粘接性差，一般需加入不飽和聚酯來提高其與玻璃的粘接性或使用雙道密封結(jié)構(gòu)；聚氨酯膠因含有極性很強、化學活潑性很高的異氰酸酯基（—NCO）和氨酯基（—NHCOO—），它與含有活潑氫的材料和玻璃等表面光潔的材料都有著優(yōu)良的化學粘接力，而聚氨酯與被粘接材料之間產(chǎn)生的氫鍵作用會使高分子內(nèi)聚力增加，從而使粘接更加牢固。
　　實驗結(jié)果表明:硅酮密封膠抗老化性能很好，使用壽命長，但它的透氣量比聚硫橡膠密封膠要大，抗結(jié)霜結(jié)露性能較差，所以在長時間范圍內(nèi)，它的使用效果沒有聚硫橡膠密封膠好，且它的綜合成本了略高于聚硫膠，但是聚硫膠粘接性能較差，必須使用雙道密封；與聚硫膠和硅酮膠相比，聚氨酯的水氣滲透率是最低的，其接著性也較好，在其他條件不變的情況下，使用聚氨酯的制作的中空玻璃的密封壽命和耐久性應(yīng)該要長一些。
　　此外，硅酮膠在反應(yīng)過程中脫去易發(fā)散的小分子丙酮，會造成膠層表面的污染；聚硫膠的配方中需使用化學溶劑，當溶劑從邊部密封的膠體中揮發(fā)時，會對環(huán)境產(chǎn)生一定的污染；而使用不含溶劑的聚氨酯膠時，既不會生成易揮發(fā)的有害物質(zhì)，也沒有溶劑揮發(fā)的問題產(chǎn)生，從環(huán)保的角度考慮，更易廣為接受。
　　2．2中空玻璃的密封結(jié)構(gòu)
　　目前市場上中空玻璃的密封結(jié)構(gòu)主要有膠條法和膠接法。膠條結(jié)構(gòu)的主體材料是丁基或聚異丁烯膠，膠條在加熱、加壓條件下在玻璃上形成一個非化學粘接表層，導致耐溫度交變性能、耐候性能差（丁基或聚異丁烯膠遇熱易蠕變，遇冷則變硬）；再者，膠條為熱塑性體而非彈性體，因此抗位移變形能力很差。從實際使用效果看，中空玻璃漏氣、漏水現(xiàn)象嚴重，因此膠條結(jié)構(gòu)的中空玻璃會逐漸被淘汰。膠接法密封結(jié)構(gòu)主要有單道密封與雙道密封，由于雙道密封的中空玻璃的耐久性和密封壽命較單道密封的要長，所以現(xiàn)在雙道密封的中空玻璃占市場主導地位。丁基膠在幾種常用膠中的水氣滲透率最低，通常被用作第一道密封，起隔離水氣、防止空氣和惰性氣體進出中空玻璃空腔的作用；第二道密封膠常用聚硫膠、聚氨酯膠和硅酮膠，主要是將玻璃和間隔條粘結(jié)成一中空玻璃整體、防止氣體泄漏、彈性恢復并緩沖邊部應(yīng)力，并對防止水氣滲透起輔助作用。
　　總之，對于建筑門窗用中空玻璃應(yīng)選擇丁基-聚硫體系（丁基膠作內(nèi)層密封、聚硫膠作外層密封）或是環(huán)保型的聚氨酯系列密封膠。

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