幕墙作为建筑外围防护结构,具有自身轻盈,外观可塑性强的优点,自诞生以来,一直广受建筑设计师的喜爱。随着土地供应量的日趋紧张,以幕墙为外立面标配的超高层建筑成为绝对主流。以2017年数据为例,全球竣工的200米以上的超高层幕墙建筑共有144座,总量再创新高;其中,中国占据了53% ,超过一半,仅深圳一个城市就有12座超高层完工,这个量己经超过整个关国超高层幕墙建筑的竣工量,所以说中国是全球幕墙绝对的第一大国。同时,据可靠数据分析,从整体角度看,中国幕墙行业的发展态势应该说是相当不错的,但近年来行业发展还是受到了许多限制,例如房地产行业进入下行,越来越多的安全受限以及低价竞争的问题。这几个问题相互之间还存在内部关系,房地产行业的减速使得本来就日趋饱和的市场竞争越来越激烈,激烈的行业竟争在“低价中标”原则下又使得一些企业不断地压缩成本,诱使他们使用一些不合规的原材料,最后可能就会引发安全问题,导致行业发展进一步受限。
安全问题至关重要,也是大众最关心的,几乎舟年都能听到幕墙脱落的报道,这其中的原因有齐式各样的,但大众不是行业专家,他们无法分辨其中的问题和责任,只会统统把问题归结给幕墙。行业发展的外部问题我们无能为力,但内部问题还是应该积极的应对。在过去两年,行业甩讨论最多的不是玻璃自爆的老大难问题,而是硅酮密封胶添加“白油”的问题。
1、什么是白油?
硅酮密封胶对于幕墙的重要性是不言而喻的。硅酮密封胶不仅具有优异的耐紫外老化和耐气候老化性能,还具有优异的耐高低温性能和广泛的基材粘结性,对大多数建筑材料玻璃、金属、石材、混凝土等绝大部分建材具有良好的粘结性。自上世纪80年代以来,硅酮密封胶开始进入我国的建筑装饰行业,30多年来呈现大规模、高速度的发展态势,目前己在建筑幕墙、室内装饰装修、中空玻璃、门窗等领域得到非常广泛的应用。
硅酮密封胶在建筑幕墙卜主要利川到它的高弹性。当接缝的位移出现变化时,它可以承受由于接缝尺寸的变化而带来的应力变化;同时还能够保持连接缝良好的气密性和水密性等。如果硅酮密封胶出现脆化问题,失去了它的高弹性,将会对幕墙的安全性造成极人的隐患。硅酮密封胶在生产过程中是采用二甲基硅油作为增塑剂的,它起的主要作用是削弱聚二甲华硅氧烷分子之间的作用力,增加聚合物分子链的移动性,使其具有良好的弹性。在硅酮密封胶使用过程中,二甲基硅油不会随着时间的推移而挥发或者渗出,从而可以一直保持硅酮密封胶的高弹性。
可以说二甲基硅氧烷在硅酮密封胶中所起作用非常重要,它的成分是羚从封端聚,分子结构以硅-氧化学键为主,分子链的断裂能很高,使其具有良好的抗紫外线能力,并且其还具有优异的高弹性。但是由于二甲从硅油的价格比较高,随着密封胶行业市场竞争的激烈化,一些厂家为了降低成本,从增塑剂入手,采用白油代替二甲基硅油作为硅酮密封胶的增塑剂。白油是矿物油的俗称,也叫白矿油,是石油精炼所得液态烃的混合物,主要为饱和的环烷烃与链烷烃混合物。
如果采用白油作为增塑剂时不仅可以增加硅酮密封胶的光泽度,还可以提高硅酮密封胶的挤出速度在成本上比用二甲基硅油作为增塑剂的硅酮密封胶的价格低。但是白油矿物油属于饱和烷烃类石油蒸馏分,是由小分子的饱和烷烃类的组成,分子量比较低,容易挥发,其与硅酮密封胶相容性差,一段时间后,会从硅酮密封胶中迁移、渗透出来,而且在接触光和热会慢慢氧化。因此,“充油密封胶”刚开始弹性还可以,但使用几个月到半年以后,填充的矿物油从密封胶中迁移、渗透出来,最终导致密封胶自身变硬、开裂、粉化、流油、不粘等系列问题。
含有白油的硅酮结构密封胶在工程上使用会造成幕墙的失效,不仅影响到幕墙的美观,还降低了幕墙的节能保温效果,高层建筑幕墙上如果密封胶发生问题,可能会造成玻璃板块脱粘,对下面行人的人身安全造成隐患。
2、为何加白油?
在硅酮密封胶中添加白油并不是什么新发明的“技巧”,早在十年前就在行业中便出现过这种做法,但是问题从来没有像过去一年这么严重过。企业之所以会往硅酮密封胶中添加白油,目的只是为了降低生产成本。
当时的2018年上半年,许多有机硅原材料厂家暂停报价、一单一议,拿着钱都要排长队,甚至买不到货。面对原料奇缺和涨价狂潮,下游成本暴涨,恐慌情绪增强,无奈之下纷纷发布涨价函,宣布上调产品价格。
图1 有机硅(DMC)2018年4月15日~5月17日价格走势
在原材料涨价的大背景下,有些硅酮密封胶企业便选择了以充白油这种方式来降低成本,比如把原来不充油的做成充油的、原来充油少的,增加充油的量。硅酮密封胶质量的好坏是与原材料的质量、配方组成、生产工艺、质量管控体系等多方面因素有关。
硅酮密封胶主要由有机硅基础聚合物(包括107胶、有机硅、硅油等)、填料和助剂三部分组成,在这三大类材料中,有机硅基础聚合物价格高,同时在合理的硅酮密封胶配方中含量也最高,因此其成本常常占整个硅酮胶原材料成本的75%以上。考虑到性能,质量优良的硅酮密封胶产品中有机硅从础聚合物含量可达到50% ,甚至更高:部分生产厂家为了降低密封胶的成本,通常的做法是增加低价填料的用量、填充矿物油,进而大幅降低有机硅基础聚合物的含量。图2是不充油硅酮胶和充油硅酮胶的组成示意图。
图2 不充油硅酮胶和充油硅酮胶的组成
硅酮密封胶的组成决定了其成本,部分生产厂家正是通过降低有机硅丛础聚合物含量的方法达到其降成本的目的。图3是某充油配方与不充油配方的成本对比,可以看到充油胶的成本低于不充油胶的成本。
图3 某充油配方与不充油配方的成本对比
3、白油的危害
降低生产成本是侮个生产厂家的心愿,也是企业发展的合理需求,但在硅酮密封胶中添加白油并小是降低成本的正确方式。在硅酮密封胶中添加白油会导致诸多问题,首先是流油问题。白油矿物油属于饱和烷烃类石油蒸馏分是由小分子的饱和烷烃类的组成,与硅酮密封胶相容性差,一段时间后,会从硅酮密封胶中迁移、渗透出来,造成“流油”现象。石材幕墙中如果使川了含有白油的硅酮密封胶,还会造成石材幕墙的污染,耐候密封胶充白油导致的铝板、铝塑板等污染的案例也可以说非常常见。
图4 流油造成的中空玻璃彩虹现象
图5 流油对建筑外观造成的不良影响
一些中空玻璃出现“彩虹”现象,其实也是流油造成的。其原因便是白油迁移到中空玻璃内腔内,导致中空玻璃的一道密封丁基胶被溶解,从而产生黑色油斑或油迹。
其次,白油还会使得门窗幕墙的性能受到影响。硅酮密封胶优异的耐老化性、耐候性,是由于其主要由聚二甲基硅氧烷组成,这是其优异性能的物质基础如果聚二甲基硅氧烷的含量降低,其各方面性能将受到严重影响。硅酮耐候密封胶主要用于幕墙接缝密封保证幕墙的气密性、水密性。硅酮耐候密封胶添加白油,会导致耐候密封胶过早失效,从而导致幕墙漏水、漏气,能耗上升,影响正常使用。同样,门窗密封胶主要用于门窗的接缝密封,保证门窗的气密性、水密性,添加白油也会让门窗密封胶失效,导致门窗出现漏水,无法达到应有的性能效果。
最重要的还是安全问题。白油影响幕墙的关观以及气密、水密等性能如果姑且不算是严重的大问题,那么如果在中空玻璃结构密封胶添加白油,那么问题就严重得多。硅酮结构胶连接着玻璃板块与金属构架承受着风荷载及玻璃的自重荷载,直接关系到幕墙结构的耐久性及安全性。
因此,硅酮结构密封胶必须具有较高的抗张、抗剪强度,抗反复拉伸、压缩和剥离粘结强度。部分企业为降低成本,采用添加了白油等低沸点物质的硅酮结构密封胶。幕墙使用过程中,白油会使中空玻璃内部的丁基密封胶溶解,发生幕墙玻璃流油现象;同时白油会随着时间的推移,逐渐挥发,使硅酮结构胶脆化、老化,进而导致玻璃板块脱落的事故,造成不可预估的危险。
除了白油本身对于产品品质的上海,还需要看到白油可能会引发的低质低价竞争,这种竞争所带来的影响要更为深远,不仅会扰乱市场,还会恶化整个行业的生态环境,逼迫同行业向低端看齐,最终受害的将是整个行业。
4、结语
对于一个想长久发展的企业来说,成本所带来的压力是短暂的,以次充好并不能真的帮助企业摆脱境,用劣质产品来进行的低价竞争将带来更大的压力,也会给行业带来毁灭性的打击,所有的参与者都不幸免,只有维护整个行业的健康发展才能够取得更为长远的发展。