VHBTM,SGT,在玻璃幕墙粘接应用中的耐久性能和可靠性能探讨
时间：2020-12-29 16:01:49 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
收稿日期：2014-04-01
作者简介：刘盈（1982-），女，主要从事幕墙装配用密封胶、胶带等产品的性能检测及相关领域的研究工作。
曾参与住房与城乡建设部课题，发表相关领域文章多篇。
摘要：介绍了玻璃幕墙粘接的应用，从粘接材料的结构组成和耐久性能以及玻璃幕墙系统的可靠性等方面进行了重点的阐述，论证了VHBTM SGT是玻璃幕墙粘接应用的一种可靠的解决方案。
关键词：玻璃幕墙；耐久性；可靠性
中图分类号：TQ437+.1 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2014）05-0033-04
1 前言
压敏胶是一种非常古老的胶种，最早可以追溯到公元前1600年后汉时期《黄帝内经》中记载的用中药与松脂、动物胶熬制的治疗伤痛的膏药[1]。现代社会广泛使用的包装胶带，电器绝缘胶带，不干胶标签，美纹纸胶带是最为常见的压敏胶；导电、导热、光学等特种压敏胶的出现使得压敏胶技术的发展达到一个新的高度，VHBTM胶带是这一系列产品中具有代表性的一个，它的应用在很大程度上扭转了人们之前对于压敏胶无法应用在复杂受力结构，不能在室外长期可靠工作的认识。VHBTM胶带在包括航空，建筑以及交通标识等很多苛求的领域得以成功应用，尤其在建筑市场，20多年来，被广泛应用于金属幕墙系统中板材与框架和加强筋的粘接及玻璃幕墙系统中玻璃和金属框架的粘接。其中VHBTM胶带粘接金属板幕墙项目有新加坡 Temasek Tower，阿联酋Arabian Tower，美国Walt Disney Concert Hall，巴西BankBoston等项目；VHBTM胶带粘接玻璃幕墙项目中有美国Liberty Memorial Museum，德国Philips Headquarters，泰国Athenee Tower，巴西Glass Tower等项目。
2 隐框玻璃幕墙的粘接应用
玻璃幕墙大致可以分为明框幕墙和隐框幕墙。明框幕墙采用机械方式进行组装，从上个世纪60年代硅酮结构胶被开发用于将玻璃粘接到金属框架上的隐框幕墙并获得了大量的使用，并随之制定了一系列的技术标准，比如 ASTM C24.35委员会起草的 ASTM C 1184 Standard Specification for Structural Silicone Sealants，欧洲技术批准组织 （EOTA） 开发的ETAG 002 Guideline for European Technical Approval for Structural Sealant Glazing Kits （SSGK），中国国家标准GB 16776—2005建筑用硅酮结构密封胶等。VHB?玻璃幕墙结构装配胶带（VHB? Structural Glazing Tape，简称SGT）是专门开发用于玻璃幕墙粘接的胶带，在这个应用中SGT与硅酮结构胶一样起着玻璃与金属框间主要粘接剂的作用，如图1所示，正面作用的风荷载通过SGT转移至建筑物的结构上，其必须保持足够的粘接强度用以支撑在风荷载及其他环境关联状况下的玻璃面板。由于玻璃幕墙对于粘接强度和可靠性的要求极高，这个应用可以认为是迄今为止压敏胶承担的技术要求较高的应用。
3 SGT的结构组成
常见的泡绵胶带是在泡绵芯材的2面涂布薄层胶粘剂，SGT是采用了独特的无溶剂制造技术生产的，结构示意图如图2所示，粘弹性芯材和强力粘接涂层都是由聚丙烯酸酯类粘弹体构成，可以形象地称之为“固态胶水”。这种结构赋予了胶带特殊的整体粘弹性，能有效地将粘接接头内的应力，比如风荷载，分散到粘弹性芯材中通过力学弛豫耗散掉，从而有效地保护粘接线，提高了承载能力和抗疲劳性能。而一般的泡绵胶带受到的应力将会集中到粘接接头上，粘接很容易被破坏。另外，SGT的粘弹性芯材是100%的全闭孔结构，水和空气均不能通过，这将有助于实现幕墙的气密、水密性能。
4 SGT的耐久性能和可靠性能探讨
4.1 化学结构分析
首先从化学结构上分析SGT高耐久性的原因，SGT由聚丙烯酸酯构成，主链全部为碳-碳单键，这种结构的主链对热、紫外线以及化学试剂的破坏均具有很强的抵抗性。聚丙烯酸酯泡绵和胶粘剂不会降解，其模量将随着交联的建立而轻微增加，从而形成一种更强的耐久粘接。而对于不耐久的泡绵和胶粘剂而言，此类状况可能导致聚合物主链的破坏，从而降低力学性能。
4.2 户外老化实验
户外老化实验是人们针对户外应用所进行的评估实验。截至目前为止佛罗里达州的高温潮湿环境、亚利桑那州高温干燥且日照丰富的环境以及明尼苏达州的极冷极热环境的这些有代表性的测试都证实了SGT在经过5年的户外老化后仍然保持了近乎100%的粘接强度。在日本地区历时11年的室外测试也得出了相同的结果[2]。
4.3 人工加速老化实验
3M进行了SGT的加速老化实验去研究其耐久性能。测试采用了寿命预估实验设计，测试样品包括分别使用硅酮结构胶和SGT粘接的玻璃和阳极化铝的样块。这些样品被放置在带有热和湿度（喷水）循环的高强度UV 老化箱内，然后在不同的时间间隔后被取出测试正拉强度。图3描述了硅酮结构胶和SGT经过一段时间老化之后的正拉强度与初始强度的百分比[3]。
这个加速老化实验的最长暴露时间为10 000 h，10 000 h的实验是比ETAG 002 和ASTM C 1184更高辐照强度的更严格的UV 循环实验。根据寿命预估实验设计的模型计算，10 000 h的加速老化实验其辐照强度有50%的可能性至少相当于28年的佛罗里达州的高温潮湿环境或者29.6年亚利桑那州高温干燥且日照丰富的环境或者54.2年明尼苏达州的极冷极热环境。硅酮结构胶和SGT在苛刻的加速老化试验中甚至在暴露了10 000 h以后都展示了超过100%的正拉强度维持率，说明SGT和在业内广泛使用的硅酮结构胶具有相近的耐久性能。
