玻璃深加工 中空玻璃密封胶固化后产生气泡的缘由分析 钟志红 武庆民 （济南华亚密封胶有限公司 济南市 250101） 摘 要 通过现场制样和试验摸拟的方法分析气泡产生的原因，总结出气泡产生主要在于密封胶中添加了含氢硅油、表干 时间过快导致固化反应放出的小分子副产物在固化胶中释放不出来、密封胶已过适用期形成像气泡的“胶疙瘩”、换桶 时桶中及胶表层混入的空气没有排放干净、双组份打胶机有漏气的地方、施胶不规范以及手工混胶不可避免会引起机械 气泡等原因，同时强化密封胶“适用期”的概念，旨在于使中空玻璃生产厂商在使用密封胶过程中固化胶内有气泡产生 时及早排查出原因并采取对应的纠正和预防的方法。 关键词 气泡 适用期 中空玻璃密封胶 中图分类号：TQ171 文献标识码：A 文章编号：1003－1987（2010）10-0025-06 中空玻璃密封胶固化后，在固化胶内产生大量 图1 中空玻璃密封胶固化胶气泡形态 气泡，或者在固化胶与基材的界面形成密集性的气 1 含氢增塑剂自身或与中空玻璃密封胶反 泡，从而大大削弱了密封胶与基材的黏结性，特别是 应放出氢气形成的气泡 水浸泡的黏结性。如图1，这是有气泡的胶样。气泡 形成的原因是多方面的，非常复杂的，很难用一 以缩合型羟基封端的硅生胶为基料配制成的硅 种方法、一种结果来判定起泡的原因。本文力求通过 酮中空玻璃密封胶中，如果添加的增塑剂含有含氢 现场制样和试验摸拟的方法分析气泡产生的原因。 硅油（即使是极少量），当A、B两组份一经接触混 合，在B组份中的硫化剂和催化剂作用下，含氢硅 油中的氢基自身或与A组份中硅生胶基料中的羟基 产生缩合反应，放出H （即氢气），在逐渐固化增 2 稠的密封胶中不能完全破泡，从而形成圆形规整的 a 固化胶表面气泡形态 大小不一的气泡。 硅酮中空玻璃密封胶所用的增塑剂为甲基硅 油，加入硅酮中空玻璃密封胶所用的硫化剂和催化 剂后，300min时仍无气泡产生，见图2。而含氢硅 b固化胶与铝间隔条接触的界面处气泡形态 油中加入硅酮中空玻璃密封胶所用的硫化剂和催化 剂后，300min时氢基硅油之间发生了反应，同时形 成气泡，见图3。 c 固化胶与玻璃接触界面处的气泡形态 d固化胶纵向断面气泡形态 图2 加入硫化剂300min时的现象 25 全国性建材科技期刊——《玻璃》 2010年 第10期 总第229期 （如含氢0.18%）的含氢硅油，通过固化后的硅酮 中空玻璃密封胶断面切胶就已经明显地看出圆形规 整的气泡（图6中的3号试样）。如果含氢硅油的含 氢量高或者在硅酮中空玻璃密封胶中含氢量低的含 氢硅油添加量大，则硅酮中空玻璃密封胶在室温条 件下就能发泡硫化，形成的一种带微孔的海绵状弹 性体，如图6中的5~7号试样，试样的断面厚度增 加，气泡显著增加，成海绵状弹性体。 图3 加入硫化剂300min时的现象 图4是含氢硅油与硅酮中空玻璃密封胶所用 的硫化剂和催化剂产生反应放出气体的过程。 1—含氢硅油量为0；2—含氢硅油量为1%；3—含氢硅 油量为2%；4—含氢硅油量为3%；5—含氢硅油量为 4%；6—含氢硅油量为5%；7—含氢硅油量为8%。 图6 含氢硅油不同添加量对硅酮中空玻璃密 封胶中气泡多少的影响 图4 含氢硅油加入硫化剂和催化剂在不同时 间时气泡形态 图5 羟基封端的硅生胶与含氢硅油在硫化剂 和催化剂作用下产生的气泡形态 图5为硅酮中空玻璃密封胶的基料——羟基封 端的硅生胶中加入1%的含氢量为0.18%含氢硅油在 硫化剂和催化剂作用下产生的气泡。 图7 含氢硅油不同添加量对硅酮中空玻璃密 只需在硅酮中空玻璃密封胶中添加2%低含氢量 封胶表面气泡的影响 26 玻璃深加工 图7是硅酮中空玻璃密封胶中加入含氢硅油不同 添加量时对固化后胶表面的影响。从试样1至试样7， 固化胶表面的气泡数量逐渐增加。影响分析见表1。 表1 含氢硅油不同添加量对硅酮中空玻璃密封胶固 化胶的影响 含氢硅油在中空 玻璃密封胶中的 现 象 含量/% 胶厚不增加。表面未鼓起。胶表面基本上没有气泡； 0 断面有少量不规整长条形气泡，是机械混合形成的 气泡。 胶厚不增加。表面未鼓起。胶表面有极个别未破气 1 泡；断面有少量规整圆形小气泡。 胶厚不增加。表面未鼓起。胶表面有极个别未破气 2 泡；断面有规整小圆形气泡。 胶厚增加不明显。表面未鼓起，胶表面有末破的气 3 泡；断面有大量规整小圆形气泡。 1—含甲基硅油的硅酮中空玻璃密封胶真空下排泡混合 发泡，胶厚略增加。表面未鼓起，胶表面有较大末 4 破的气泡；断面有大量规整小圆形气泡。 固化后胶的横向断面；2—含3%含氢硅油的中空玻璃 发泡，胶厚增加。表面未鼓起，胶表面有略多较大 密封胶真空下排泡混合固化后胶的纵向断面；a—含 5 末破的气泡；断面有大量规整圆形气泡。 3%含氢硅油的中空玻璃密封胶真空下排泡混合固化后 发泡，胶厚增加。表面略鼓起，胶表面有较多较大 胶的纵向断面a处局部放大图；3—含3%氢基硅油的中 8 末破的气泡；断面有大量规整圆形气泡。 空玻璃密封胶手工混合固化后胶的纵向断面 随着含氢硅油在中空玻璃密封胶中的含量增加，气 备注 图9 含氢硅油形成的气泡在硅酮中空玻璃密 图8和图9试样1展示了合格的中空玻璃密封胶 封胶固化胶纵向断面的形态 固化后断面均匀，无气泡，而含有含氢硅油的中空 2 中空玻璃密封胶过了适用期使用产生的 玻璃密封胶固化后其断面为规整圆形气泡，见图 气泡 8和图9中的试2样 及试样3。不经排泡处理的含氢基 适用期表示双组份密封胶按规定的比例混合 硅油所形成的气泡比较大且密集，分布比较均匀， 后，跟着时间的延续，密封胶会逐渐固化，黏度不 而经过真空排泡处理的含氢基硅油所形成的气泡一 断增加直至不适宜施工和修整的时间，即保持施工 个连着一个，形成“带状”的气泡形态。 操作性（刮平或挤出）的最长时间，过了适用期仍 使用的密封胶会在密封胶表明产生一个个似气泡的 胶疙瘩（假气泡），胶表面粗糙，难以修复，没有 光泽，发暗。 图10试样1~3分别展示了双组份硅酮中空玻璃 密封胶混合后在不同的时间段里使用时对中空玻璃 密封胶固化后外观品质的影响。试样2的密封胶刚 到适用期，试样表面有少量的“气泡”，其实，这 不是真的气泡，是胶疙瘩，其成因是表面已经固化 的胶一经修整就破坏了本来固化粘连在一起的完整 性。试样3是过了适用期之后制作的胶样，表面疙 图8 含氢硅油形成的气泡在硅酮中空玻璃密 瘩显著增加，致使胶表面凹凸不平难以修整。 封胶固化胶横向断面的形态 27 全国性建材科技期刊——《玻璃》 2010年 第10期 总第229期 3 固化反应释放的小分子副产物形成的气泡 固化反应释放的小分子副产物在中空玻璃密封 ② 胶中释放不出来的原因为：①高温施胶； 高温固 ；③ ；④ 化 表干过快 密封胶固化过快。密封胶的固化 速度太快，稠度增加很快，减弱了气泡上浮到密封胶 表面的速度，气泡在向外释放的过程中，还没有来得及 增大到使气泡壁薄到小于气泡内的压力时，密封胶就 已经固化形成了一定的强度，致使气泡壁的强度大于 气泡内的压力，则气泡壁就不会破裂，从而在胶的表 面及内部形成大小不一的气泡。高温施胶、高温固 化、表干过快和胶固化过快，使得A、B反应后释放 小分子副产物的速度大于小分子副产物从胶体中渗出 试样1—未过适用期制作的胶片；试样2—刚到适用期 的速度，来不及释放开来的小分子副产物聚集后气化 制作的胶片；试样3—过了适用期制作的胶片；试样 4—过了适用期从胶枪中打出的密封胶 在固化胶体内产生小而规整的圆形气泡。 建筑用硅酮密封胶大多采用的是室温硫化 图10 适用期对硅酮中空玻璃密封胶固化胶 外观品质的影响 （RTV）的缩合型固化体系，即固化时不需要加 热，在室温下即可固化，而固化过程中会释放出一 由图11中的3试样可见，双组份硅酮中空玻璃 些小分子物质，如脱醋酸型、脱酮亏型、脱醇型、 密封胶过了适用期之后使用，固化胶整体表面粗 脱酞胺型等，其产物的沸点见表2。 糙，没有光泽度，出现大量的胶疙瘩，中空玻璃密 表2 硅酮密封胶固化反应释放的小分子副产物的沸点/℃ 封胶外面表难以修复平整。 低分子物 甲醇 乙醇 甲酸 醋酸 丙酮肟 丁酮肟 N-甲基乙酰胺 沸点 64.5 78.4 100.8 117.9 135 152.5 由表2可知，小分子副产物在硅酮中空玻璃密 封胶中最大有可能形成气泡的是脱醇型的硅酮密封 胶，因为它们的沸点较低容易气化，如甲醇沸点为 64.5℃（甲醇在50℃左右开始挥发），乙醇沸点为 78.4 ℃。一般中空玻璃密封胶使用说明书里面会注明 环境和温度（或胶温）大于40℃不宜施胶，环境和温度 过高或胶温过高会因A、B组份固化反应过快，释放 出的小分子副产物来不及排放出来，最终会在固化 了的密封胶内部产生气泡，而且，和基材表面接触 的硅酮密封胶释放的副产物——醇类会汽化，在材 料和硅酮密封胶界面形成许多细小的气泡，导致硅 1—未过适用期制作的中空玻璃；2—刚到适用期制作 胶和基材的粘结性很差。同时要注意，硅酮中空玻 的中空玻璃 3—过了适用期制作的中空玻璃 璃密封胶在未固化前不能置于太阳下暴晒，特别是 图11 适用期对硅酮中空玻璃密封胶固化胶 刚注完胶就让太阳暴晒，也会引起胶缝内部出现蜂 外观品质的影响 窝状气泡，严重时会引起胶缝向外部隆起。A、B组 28 玻璃深加工 份不同配比对固化速度的影响见表3。 表面凹凸不平影响外观 如果一味地要求快，工程 。 表3 A、B两组份配比不同对固化速度的影响 的质量必然会受一定的影响。所以建议在常温下一般表 面不黏手时间在20~50min为宜。 A∶B（重量比） 12.9∶1 6∶1 5∶1 4∶1 3∶1 不黏手时间/min 57 26 20 17 11 图14为A∶B（重量比）=3∶1在温度为80℃条 本试验采用的A、B样品是HY982-2（Ⅲ）华亚硅件下脱乙醇型的硅酮中空玻璃密封胶的固化速度对 备 注 酮中空玻璃密封胶 气泡形成的影响，在B过量和高温双重条件下，密 封胶不黏手时间为7min，混合好的密封胶在80℃的 图12~13是通过A、B两组份配比不同使之固化速 烘箱内固化8h取出，表面有大量不破泡的大小不一 度不同，用于验证固化速度对气泡形成产生的影 的气泡，固化胶经横向及纵向切开，有大量圆形极 响。从这两组图能够准确的看出这种趋势，B组份添加量越 小的气泡，小气泡比大气泡多。 多，固化速度越快，在硅酮中空玻璃密封胶中所形 成的气泡也越多。 图12 A、B两组份配比不同对硅酮中空玻璃 a 固化胶表面 b 固化胶纵向断面 密封胶固化胶纵向断面气泡的影响 图14 B过量及高温快速固化产生的气泡 4 其它问题造成的气泡形成 （1）手工混胶不可避免引进机械气泡，该气泡 一般为长条形不规整的气泡，大小也不一样,见图5。 图13 A、B两组份配比不同对硅酮中空玻璃 密封胶固化胶横向断面气泡的影响 许多施工者为追求工期或者施工速度，人为地 多加B组份加快固化，其实这个做法是非常错误 的。交联剂与基础聚合物反应形成网状的Si-O-Si骨 图15 手工混胶产生的机械气泡 架结构是一个复杂过程。如果反应时间过短可能会 造成骨架结构过小导致胶固化后强度偏小、较脆， （2）换桶时没有把桶中及胶表层混入的空气 同时也会导致胶体未能完全浸润基材而造成与基材 排干净引起的大气泡。 的粘接强度降低，还有可能由于固化速度过快固化 对于双组份硅胶而言，如果在换桶时没有将桶 过程中产生的小分子气体不能及时从未固化的胶体 中的空气以及运送过程中裹进密封胶上层中的气泡 中挥发而聚集，从而在密封胶中形成气泡或使施胶 排出，在打胶时空气将随着硅胶一起打出，由此形 29 全国性建材科技期刊——《玻璃》 2010年 第10期 总第229期 成的气泡比较大。避免办法是在换桶后打开排气 停放时间比较久，过了适用期，胶表面所形成的“气 阀，使压盘内气体全部排放完，并有少量胶从排气 泡”实质上是胶疙瘩。 口溢出时，即可关闭排气阀。然后开机打胶，按下 （4）换桶时没有把桶中及胶表层混入的空气 胶枪开关，直至A泵里空气排净枪口处，出胶连续 排干净引起的大气泡。这种情况往往出现在换桶开 并无放炮声时，才算排尽桶中及胶表层里的空气。 始打胶的时候，而且此时的气泡一般都较大。 （3）双组份打胶机有漏气的地方，如A胶泵漏 （5）双组份打胶机有漏气的地方，如打胶泵 气、B胶泵漏气、混合器上下各处接头有漏气、比 漏气、混合器漏气等。 例泵漏气等。 （6）施胶不规范，打胶过快没有把胶缝中的 （4）施胶不规范，打胶过快没有把胶缝中的 气体排尽引起的气泡。 气体排尽引起的气泡。 （7）手工混胶不可避免引进机械气泡，该气 打胶时注意尽量匀速，将接缝中的气体排尽。 泡一般为长条形不规整的气泡，大小也不一样。 一旦胶缝里面裹进空气，施胶后胶缝表面刮压，修 固化后的中空玻璃密封胶如果表面或内部存在 整光洁，胶缝修整后空气被压缩，胶缝会产生向外 气泡或胶疙瘩（假气泡）不但会影响中空玻璃的外 的隆张力，压缩空气的隆张力把会把未固化的、比 观，而且会大幅度的降低中空玻璃的粘结强度和密封性 较软的胶缝慢慢撑起泡。避免施胶不规范引起的气 能。所以，中空玻璃密封胶固化后有气泡存在应引起 泡更重要的是操作工的熟练性和责任心。 各方注意，根据真实的情况分析气泡产生的原因，并及 时采取比较有效的纠正和预防的方法，防止气泡的再发生。 5 结 语 硅酮中空玻璃密封胶固化后气泡产生的原因是 参考文献 ［1］关于硅酮密封胶在施工中起泡的原因探讨[J-OL].环球 多方面的，综上所述，主要有： 网校,008-11-13. （1）含氢硅油和所有在有机物催化下能与 107硅橡胶的端硅羟基缩合脱氢（H）的高分子 Causes of bubble in solidified sealant 2 （有机）化合物均能在硅酮中空玻璃密封胶固化胶 of insulating glass unit Zhong Zhihong , Wu Qingmin 中产生氢气气泡，该气泡为规整大小不一的圆形气 ( Ji-nan Hua-ya sealant Co., Ltd. , Ji-nan , 25010 1 ) 泡。而手工混胶引起的机械气泡为不规整的长条形 Abstract : The causes of bubble in sealant were investigated through field fabrication and simulation . It is concluded that the 气泡； following factors are the source of bubble : the addition of （2）密封胶由于高温、B组份过量等问题导致 hydrogen silicone oil , the rapid crust dry of sealant ( the crust encloses the small molecular by-product which is produced while 的固化反应过快，导致密封胶反应释放的小分子副 cure reaction takes place ) , the expired sealant which is prone to 产物不能及时排放出来，从而在密封胶中聚集形成 formation of lumps , the entrapped air which was not exhausted , 气泡，该气泡也为规整的圆形气泡。一般此种情况 air leakage of sealant distributor for double element , improper or manual sealant distributing , etc. 的气泡较小。 Key words : bubble , quality guarantee period , sealant , （3）A、B混合后的密封胶在双组份打胶中的 insulating glass unit 30

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