本文摘自：《建筑幕墻創(chuàng)新與發(fā)展》未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載
1.研究背景
近年來，已建和在建的幕墻工程頻頻發(fā)生火災(zāi)。像上海公寓大火，重慶居民樓大火，香港旺角嘉禾大廈等高層建筑的重大火災(zāi)給老百姓的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，高層幕墻的防火安全越來越受關(guān)注。幕墻的防火安全再一次引起我們的重視。在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，多層建筑的每一個(gè)樓層是一個(gè)防火分區(qū);樓層之間在樓板邊緣應(yīng)有高度不小于800毫米的不燃燒墻體，防止下一樓層的火焰卷入上一個(gè)樓層。同一個(gè)樓層面積大于2000平方米時(shí)，要用防火墻劃分為若干個(gè)面積不大于2000平方米的防火分區(qū)1。這些防火分區(qū)之間的部位要有相應(yīng)的防火設(shè)施。同時(shí)在防火設(shè)計(jì)中應(yīng)明確建筑物的耐火等級(jí)、構(gòu)件材料的燃燒性能和耐火極限（詞條“耐火極限”由行業(yè)大百科提供）, 合理劃分防火分區(qū),采取適當(dāng)?shù)姆阑稹⒎罒煷胧?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>防火密封膠做為幕墻防火節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)重要密封材料，能在火災(zāi)發(fā)生時(shí)有效的抑制煙霧，防止躥火，阻止火災(zāi)進(jìn)一步從建筑縫隙部位蔓延。
2.防火膠的性能要求
硅酮密封膠作為室溫硫化硅橡膠的一種，是以端羥基聚二甲基硅氧烷為主要原料制成，具有優(yōu)異的耐老化性（詞條“耐老化性”由行業(yè)大百科提供）和力學(xué)性能，且對(duì)大部分建筑材料具有良好的粘接性能，其在200-300攝氏度下即可燃燒，從某種角度來講屬于可燃物品，后來各大廠家陸續(xù)推出阻燃（詞條“阻燃”由行業(yè)大百科提供）密封膠，以解決普通硅酮密封膠燃燒問題，阻燃密封膠應(yīng)用于需要抑制燃燒的建筑領(lǐng)域。產(chǎn)品需符合GB/T24267-2009 建筑用阻燃密封膠 標(biāo)準(zhǔn)。合格的阻燃密封膠能做到離火自熄，即不再施加火焰情況下密封膠停止燃燒。雖然如此，阻燃密封膠在持續(xù)火焰燃燒下最終仍然會(huì)和普通密封膠一樣灰化，失去封堵作用。在當(dāng)前消防領(lǐng)域越來越強(qiáng)調(diào)火災(zāi)狀況下保持建筑構(gòu)件完整性的大環(huán)境下顯然不符合要求。
如上圖所示為建筑縫隙火災(zāi)情況下的三種狀態(tài)，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，縫隙依次會(huì)竄煙，躥火，火災(zāi)嚴(yán)重時(shí)候發(fā)生卷火，造成火災(zāi)失控，燃燒區(qū)域擴(kuò)大。防火密封膠是在超高溫度下保持密封膠原有形狀為理念而設(shè)計(jì)出的具有高溫陶瓷化功能的防火密封膠。其不僅具有阻燃密封膠離火自熄的阻燃能力，而且能在高溫即火災(zāi)情況下不灰化，不粉化，發(fā)生陶瓷化。繼續(xù)保持密封膠封堵作用，有效保持建筑構(gòu)件完整性。防止卷煙，躥火。其必須符合國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB 23864 防火封堵材料 能在1000攝氏度至少3h保持背火面溫度低于180攝氏度，同時(shí)背火膠面需保持完整，不開裂，不竄火。建筑領(lǐng)域采用的防火密封膠最重要的功能是強(qiáng)調(diào)火災(zāi)情況下保持建筑構(gòu)件完整性的能力。部分防火密封膠基于膨脹阻燃的理念設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品，在高溫下雖然也能滿足需求，但從實(shí)際角度出發(fā)來看，在火災(zāi)情況下密封部位容易開裂破碎，有密封失敗造成氧氣加速進(jìn)入燃燒區(qū)域的潛在隱患。阻燃密封膠更是不能當(dāng)做防火密封膠使用。
在國民經(jīng)濟(jì)尤其是建筑幕墻中具有廣泛應(yīng)用。隨著高層幕墻的發(fā)展，對(duì)于密封膠的功能也不僅局限于優(yōu)異的粘接性能和耐老化性能。高層建筑的消防安全一直是各領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注和研究的熱點(diǎn)課題。
3.實(shí)驗(yàn)部分
3.1主要原料及設(shè)備
α，ω-端羥基聚二甲基硅氧烷(107膠)，新安化工;陶瓷粉，集泰化工;γ-氨丙基三乙氧基硅烷，新藍(lán)天化工;氣相二氧化硅，德國瓦克;交聯(lián)劑;有機(jī)錫催化劑。高速攪拌混合機(jī)（詞條“混合機(jī)”由行業(yè)大百科提供）(佛山金銀河);萬能電子拉力機(jī)(美特斯)。邵氏A硬度計(jì)(標(biāo)格達(dá))。
3.2制備工藝
將一定量的107膠與陶瓷粉制成的防火膠漿混合后加入交聯(lián)劑抽真空攪拌，加氣相二氧化硅調(diào)節(jié)流變性，最后加入KH-550和催化劑抽真空混合制成密封膠，密封包裝保存
3.3性能測試
根據(jù)GB13477-2002 第5部分表干時(shí)間測定中的要求測定單組份密封膠的表干時(shí)間。
根據(jù)GB13477-2002 第8部分拉伸粘接性測試中的要求制樣，養(yǎng)護(hù)，測其常溫下的拉伸粘接強(qiáng)度。
根據(jù)GB13477-2002 第9部分浸水后拉伸粘接性測試中的要求制樣，養(yǎng)護(hù)，測其浸水后的拉伸粘接強(qiáng)。
根據(jù)GB/T 531-2008 硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗(yàn)方法第1部分:邵氏硬度計(jì)法(邵爾硬度)中要求制樣檢測。
根據(jù) GB/T 24267-2009 建筑用阻燃密封膠中的要求制樣測其阻燃性能
根據(jù)GB 528 硫化（詞條“硫化”由行業(yè)大百科提供）橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測試中的要求制樣做啞鈴實(shí)驗(yàn)
根據(jù)GB 23864-2009 防火封堵材料中要求，測其防火性能和理化性能。
4.結(jié)果與討論：
4.1 填料（詞條“填料”由行業(yè)大百科提供）對(duì)密封膠性能影響
如圖所示，不同種類的填料對(duì)密封膠性能影響程度不同，這主要是受填料本身的粒徑和表面處理技術(shù)影響。隨著添加量的增大，密封膠的抗拉強(qiáng)度（詞條“抗拉強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供）都會(huì)不同程度的下降。粒徑越小的填料由于能被聚硅氧烷分子鏈更緊密包裹，因此在相同添加量的情況下，粒徑更小的陶瓷粉對(duì)密封膠的抗拉強(qiáng)度影響更小。
如圖所示，選取形成陶瓷化結(jié)構(gòu)時(shí)陶瓷粉的最小添加量，并選取相同添加量的不同填料制成密封膠樣品，其抗拉強(qiáng)度和伸長率陶瓷粉最優(yōu)，并且阻燃級(jí)別能達(dá)到V-0級(jí)。并且在高溫下陶瓷化，氫氧化鋁和硼酸（詞條“硼酸”由行業(yè)大百科提供）鋅在單獨(dú)添加的條件下抗拉強(qiáng)度和阻燃效果不能兼顧，一般復(fù)配使用比較合理。但二者都不能使密封膠在高溫下陶瓷化。
4.2 陶瓷化結(jié)構(gòu)研究
本次實(shí)驗(yàn)中，把陶瓷粉添加進(jìn)硅酮密封膠中，在常溫下，礦石粉料由密封膠緊密包裹，其不影響密封膠的拉伸和粘接性能，在溫度不斷升高過程中，礦石粉料通過吸熱形成致密保護(hù)膜隔絕氧氣達(dá)到阻燃效果。同時(shí)礦石粉料具有成瓷作用的成分與阻燃劑在高溫下協(xié)同作用，使密封膠在高溫作用下燒結(jié)形成具有一定強(qiáng)度的陶瓷化結(jié)構(gòu)。
如圖所示，左圖為普通阻燃密封膠在室溫下的掃描電鏡圖，從圖中可以看出填料被聚硅氧烷分子鏈緊密包裹，表面形態(tài)較好。中間圖片為防火密封膠煅燒前掃描電鏡圖，從圖中可以看出，粉體填料被聚硅氧烷聚合物緊密包裹，呈現(xiàn)較好的交聯(lián)狀態(tài)。右圖為高溫煅燒后掃描電鏡圖，在高溫下，聚硅氧烷分解擴(kuò)散，陶瓷粉吸熱發(fā)生相變，形成致密的陶瓷化結(jié)構(gòu)。保證密封膠不粉化，不碎裂。
由于在高溫下形成的陶瓷化結(jié)構(gòu)在尺寸上不能像室溫膠條一樣保持統(tǒng)一的大小。抗壓試驗(yàn)選取三塊不同尺寸陶瓷化膠條在拉力機(jī)上進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。防火膠的陶瓷化結(jié)構(gòu)受升溫曲線，壓力，縫隙寬度等多方面因素影響3。從實(shí)驗(yàn)可知，雖然最大承受力受不規(guī)則結(jié)構(gòu)影響，但陶瓷化后的膠條小段仍然具有良好的承受能力。
4.3 防火密封膠與普通密封膠理化性能對(duì)比
表2 防火密封膠阻燃密封膠和普通密封膠性能對(duì)比
表2 是防火密封膠與普通硅酮密封膠主要指標(biāo)對(duì)比，從表可知，在外觀，表干時(shí)間，擠出性，下垂度等密封膠基礎(chǔ)指標(biāo)上二者沒有明顯區(qū)別，這主要是由于決定二者理化性能的基礎(chǔ)聚合物相同4，最顯著的差異表現(xiàn)在阻燃性能和防火性能。防火密封膠阻燃性能達(dá)到FV-0級(jí)要求，最主要的防火性能主要包括兩個(gè)方面，一個(gè)是耐火完整性，一個(gè)是耐火隔熱性，達(dá)到A3級(jí)別的防火密封膠需要在1000℃3h下同時(shí)滿足背火膠面完整和背火膠面表面溫度低于標(biāo)準(zhǔn)要求兩項(xiàng)指標(biāo)。阻燃密封膠具有離火自熄的能力，阻燃性能達(dá)到FV-0級(jí)要求不具備防火能力。設(shè)計(jì)滿足GB 23864-2009標(biāo)準(zhǔn)要求的防火密封膠可以有多種方案，本文中的防火密封膠屬于高溫陶瓷化室溫硫化硅橡膠，具有優(yōu)異的耐火性能。
5.總結(jié)
本文介紹了建筑防火（詞條“建筑防火”由行業(yè)大百科提供）的基本知識(shí)，對(duì)硅酮密封膠填料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)比了集泰化工的陶瓷粉和普通阻燃填料對(duì)密封膠力學(xué)性能的影響，并采用合適比例的陶瓷粉制成一款高溫陶瓷化室溫硫化硅橡膠，并將其作為防火密封膠應(yīng)用于建筑防火領(lǐng)域，其力學(xué)性能符合密封膠基本要求，防火性能符合國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)證明其在1000攝氏度3h下背火面溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求，只有40攝氏度，是一款合格的防火密封膠。
參考文獻(xiàn)：
⑴中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》圖示 2015年修改版
⑵黃文潤《液體硅橡膠（詞條“液體硅橡膠”由行業(yè)大百科提供）》
⑶宋希文安勝利《耐火材料概論》
⑷來國橋辛松民《有機(jī)硅（詞條“有機(jī)硅”由行業(yè)大百科提供）產(chǎn)品合成工藝及應(yīng)用》
