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本文将就塑料薄膜种类、厚度、环境温度、硅酮密封胶白油含量等因素对“薄膜法”不平整情况的影响进行分析。
1、 实验部分
1.1 试验密封胶及其他材料
本试验选取了四个国内外知名品牌密封胶产品：广州市白云化工实业有限公司SS550硅酮密封胶，国外1#为某进口品牌硅酮密封胶，国内1#为某国内品牌硅酮密封胶，国内2#为国内另一品牌硅酮密封胶。具体信息如表1所示。
表1 国内外不同产品信息
塑料薄膜：6丝，10丝，12丝，15丝，20丝的PE膜;15丝PVC膜。
聚丙烯塑料空心圆环：内径46.5mm，高6.5mm。
1.2 实验设备（词条“设备”由行业大百科提供）
1)分析天平，精度 0.0001 g;2)Memmert CTC 256 恒温恒湿箱;3)游标卡尺，精度0.001mm。
1.3样品制备
在铺平的A4纸大小的塑料薄膜中心放置塑料空心圆环，把胶打在环内，将上表面刮平，用细铁丝沿塑料环内沿刮一圈，取下塑料环，在试验要求的条件下放置规定的时间。
图3 刚制好的样品和养护一段时间的样品
1.4塑料薄膜变形量检测方法
清除塑料薄膜表面的密封胶，将其平放于平整的桌面或台面，用游标卡尺量取薄膜中心隆起的最高高度。
图4薄膜对于充油和不充油密封胶的响应
2、 结果与讨论
2.1试验样品的热失重数据
密封胶样品热失重的测定：按GB/T 31851第6章规定的方法测定，将密封胶打出后，在250℃的烘箱中放置4小时，计算加热减重。
表2 不同样品热失重分析数据
从上述热失重分析分析数据可以看出，不填充白油的白云SS550硅酮密封胶热失重数据比较小，不到4%，而另外三个样品热失重比较大，都超过了5%，说明这几个知名品牌的密封胶样均填充了白油。
2.2 “薄膜法”的重现性
使用国外1#密封胶样品，在同一厚度PE薄膜，按前述制样的方法制取10个样品，在恒温恒湿实验室(23℃，50%相对湿度)放置24小时，测量薄膜中心隆起的高度，试验结果如下表所示。
表3 同一厚度薄膜对同一充油胶测试的重现性
从对采用相同方法进行制样的10个样品的检测结果看，“隆起高度”的波动非常小，10个数据的标准偏差只有0.048，说明本试验所采用的对“薄膜法”差异进行定量所选取的测量项目——“隆起高度”离散性非常小，具有很好的重现性。
2.3不同厚度PE薄膜对充油密封胶的响应
取不同厚度的PE薄膜，针对不同的硅酮密封胶样品按前述方法制样，每组3个，在恒温恒湿实验室(23℃，50%相对湿度)放置24小时，测量薄膜中心隆起的高度，试验结果如下表所示。
表4 不同厚度PE薄膜对不充油、充油密封胶的响应(隆起高度，单位：mm)
从表4可以看出：
1. 填充白油的密封胶会使薄膜表面不平整，而不填充白油的硅酮密封胶不会导致薄膜不平整。
2. 对某一个密封胶样品，在同样的时间内，薄膜越薄，则表面隆起的高度越高，薄膜越厚，隆起的高度越小。该规律对于每个密封胶样品都适用。但是，薄膜太薄时(<10丝)，薄膜本身也容易发生变形，测量和观察都不太不方便，测量误差也比较大。
3. 不同品牌的充油密封胶，即使热失重数据相近，薄膜隆起的高度也不完全一致。说明薄膜隆起的高度并非只与热失重或者充油量相关，与密封胶具体的配方组成或填充白油的种类也有一定的关系。
2.4 不同种类塑料薄膜(PVC、PE)对不充油、充油密封胶的响应
目前市面上常见的塑料薄膜除PE膜之外，还有PVC膜。15丝厚度的PVC膜和PE膜对充油密封胶的测试结果如下表所示。
表5 不同种类塑料薄膜对不充油、充油密封胶的响应情况(隆起高度，单位：mm)
从上述测试结果可以看出，充油密封胶不会使PVC薄膜表面不平整，PVC薄膜无法用于鉴别硅酮密封胶是否填充了白油。
2.5 PE薄膜对不同种类增塑剂的响应
除了白油外，DIDP(邻苯二甲酸二异癸酯)、PPG(环氧丙烷缩合物)等也可以作为建筑密封胶的增塑剂，通常用于硅烷改性聚醚胶或聚氨酯胶中。将不同种类增塑剂直接滴于PE膜表面，查看其平整度变化情况，试验结果如下表所示。
表6 PE膜对不同增塑剂的响应情况
上述实验结果表明，以硅油为增塑剂，不会导致薄膜表面不平整，DIDP，PPG也不会导致薄膜表面不平整，而白油则可以在20分钟左右就导致PE膜出现不平整，1小时出现明显严重的不平整现象。
2.6 PE膜对充油密封胶随时间的响应
选取12丝厚PE膜，使用国外1#密封胶样品制样。每个时间点制一组样品，每组3个。在恒温恒湿实验室(23℃，50%相对湿度)养护到预定的时间，测量薄膜隆起的高度。结果如下表所示。
表7 选定厚度的PE薄膜对充油密封胶随时间的响应
将以上结果绘制成图，如下图所示。
图5 选定厚度的PE薄膜对充油密封胶随时间的响应
从上述表格和图中可以看出，12丝厚的PE膜对充油密封胶的响应是比较迅速的，1h即有响应。虽然开始时，薄膜隆起的厚度不大，但是薄膜隆起的速度比较快，到16小时之后，薄膜隆起的速度开始下降，渐渐趋于平缓。
2.7 选定厚度的PE薄膜在不同环境温度下对充油胶的响应
选取12丝厚PE膜，针对不同的硅酮密封胶样品按前述方法制样，每组3个。将制好的样品分别放置于低温(-4℃)、室温(23℃)和高温(50℃)条件下养护24小时，测量薄膜隆起的高度。结果如下表所示。
表8 选定厚度的PE薄膜在不同环境温度下对充油密封胶的响应(隆起高度，单位：mm)
从表中数据可以看出，温度对于薄膜隆起高度的影响是比较显著的。低温条件下，薄膜隆起高度明显下降，高温条件下则有所上升。这主要是因为白油分子向PE膜中的扩散的速度受温度影响明显，温度越高，分子运动速度越快，扩散速度也越快，而低温会时白油分子运动速度变慢，因此扩散到PE膜中的速度也变慢。
3、 原理分析
“薄膜法”主要是利用PE膜遇到白油表面会变得不平整这一特性来判断硅酮密封胶中是否添加了白油的。
白油是烷烃的混合物，在分子结构上，与PE接近，因此可以扩散到PE膜中去。PE膜在生产过程中，为使表面平整，在冷却定型时施加了一定的外力，虽然不大，但是在PE膜的分子内部存在一定的内应力。当白油扩散到PE膜内部时，减弱了定型聚乙烯高分子的外力，使聚乙烯高分子的内应力得以释放，这些聚乙烯高分子链发生扭转、收缩，从而使PE膜在宏观上表现为不再平整。而不充油硅酮密封胶中的有机硅聚合物由于分子结构与PE膜差别很大，不会扩散到PE膜中去，因此不会造成PE膜的形变。
4、 结论
1) “薄膜法”测定硅酮密封胶中是否填充白油，具有非常好的重复性。
2) “薄膜法”检测硅酮密封胶中白油含量时，PE膜隆起的高度受薄膜厚度、充油量、密封胶具体的配方、白油种类、观察时间和试验环境温度等因素影响。
3)常见的其他种类硅酮密封胶增塑剂，如：硅油、PPG、DIDP不会导致PE膜表面不平整。
4)使用10-15丝厚度的PE膜、在室温下、打胶（词条“打胶”由行业大百科提供）24小时后进行观察，可以有效判断硅酮密封胶中是否填充白油，“薄膜法”准确率高，操作简便，是在没有试验设备的情况下判断硅酮密封胶是否添加白油的既简便、又科学的方法。
本文已发布在《中国建筑防水》2018年第22期，如有需要请联系《中国建筑防水》。
参考文献
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