本文摘自：《建筑幕墙创新与发展》未经许可不得转载
1.研究背景
近年来，已建和在建的幕墙工程频频发生火灾。像上海公寓大火，重庆居民楼大火，香港旺角嘉禾大廈等高层建筑的重大火灾给老百姓的生命财产造成巨大损失，高层幕墙的防火安全越来越受关注。幕墙的防火安全再一次引起我们的重视。在建筑设计领域，多层建筑的每一个楼层是一个防火分区;楼层之间在楼板边缘应有高度不小于800毫米的不燃烧墙体，防止下一楼层的火焰卷入上一个楼层。同一个楼层面积大于2000平方米时，要用防火墙划分为若干个面积不大于2000平方米的防火分区1。这些防火分区之间的部位要有相应的防火设施。同时在防火设计中应明确建筑物的耐火等级、构件材料的燃烧性能和耐火极限（词条“耐火极限”由行业大百科提供）, 合理划分防火分区,采取适当的防火、防烟措施。防火密封胶做为幕墙防火节点中的一个重要密封材料，能在火灾发生时有效的抑制烟雾，防止蹿火，阻止火灾进一步从建筑缝隙部位蔓延。
2.防火胶的性能要求
硅酮密封胶作为室温硫化硅橡胶的一种，是以端羟基聚二甲基硅氧烷为主要原料制成，具有优异的耐老化性（词条“耐老化性”由行业大百科提供）和力学性能，且对大部分建筑材料具有良好的粘接性能，其在200-300摄氏度下即可燃烧，从某种角度来讲属于可燃物品，后来各大厂家陆续推出阻燃（词条“阻燃”由行业大百科提供）密封胶，以解决普通硅酮密封胶燃烧问题，阻燃密封胶应用于需要抑制燃烧的建筑领域。产品需符合GB/T24267-2009 建筑用阻燃密封胶 标准。合格的阻燃密封胶能做到离火自熄，即不再施加火焰情况下密封胶停止燃烧。虽然如此，阻燃密封胶在持续火焰燃烧下最终仍然会和普通密封胶一样灰化，失去封堵作用。在当前消防领域越来越强调火灾状况下保持建筑构件完整性的大环境下显然不符合要求。
如上图所示为建筑缝隙火灾情况下的三种状态，火灾发生时，缝隙依次会窜烟，蹿火，火灾严重时候发生卷火，造成火灾失控，燃烧区域扩大。防火密封胶是在超高温度下保持密封胶原有形状为理念而设计出的具有高温陶瓷化功能的防火密封胶。其不仅具有阻燃密封胶离火自熄的阻燃能力，而且能在高温即火灾情况下不灰化，不粉化，发生陶瓷化。继续保持密封胶封堵作用，有效保持建筑构件完整性。防止卷烟，蹿火。其必须符合国家强制标准GB 23864 防火封堵材料 能在1000摄氏度至少3h保持背火面温度低于180摄氏度，同时背火胶面需保持完整，不开裂，不窜火。建筑领域采用的防火密封胶最重要的功能是强调火灾情况下保持建筑构件完整性的能力。部分防火密封胶基于膨胀阻燃的理念设计出的产品，在高温下虽然也能满足需求，但从实际角度出发来看，在火灾情况下密封部位容易开裂破碎，有密封失败造成氧气加速进入燃烧区域的潜在隐患。阻燃密封胶更是不能当做防火密封胶使用。
在国民经济尤其是建筑幕墙中具有广泛应用。随着高层幕墙的发展，对于密封胶的功能也不仅局限于优异的粘接性能和耐老化性能。高层建筑的消防安全一直是各领域重点关注和研究的热点课题。
3.实验部分
3.1主要原料及设备
α，ω-端羟基聚二甲基硅氧烷(107胶)，新安化工;陶瓷粉，集泰化工;γ-氨丙基三乙氧基硅烷，新蓝天化工;气相二氧化硅，德国瓦克;交联剂;有机锡催化剂。高速搅拌混合机（词条“混合机”由行业大百科提供）(佛山金银河);万能电子拉力机(美特斯)。邵氏A硬度计(标格达)。
3.2制备工艺
将一定量的107胶与陶瓷粉制成的防火胶浆混合后加入交联剂抽真空搅拌，加气相二氧化硅调节流变性，最后加入KH-550和催化剂抽真空混合制成密封胶，密封包装保存
3.3性能测试
根据GB13477-2002 第5部分表干时间测定中的要求测定单组份密封胶的表干时间。
根据GB13477-2002 第8部分拉伸粘接性测试中的要求制样，养护，测其常温下的拉伸粘接强度。
根据GB13477-2002 第9部分浸水后拉伸粘接性测试中的要求制样，养护，测其浸水后的拉伸粘接强。
根据GB/T 531-2008 硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分:邵氏硬度计法(邵尔硬度)中要求制样检测。
根据 GB/T 24267-2009 建筑用阻燃密封胶中的要求制样测其阻燃性能
根据GB 528 硫化（词条“硫化”由行业大百科提供）橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测试中的要求制样做哑铃实验
根据GB 23864-2009 防火封堵材料中要求，测其防火性能和理化性能。
4.结果与讨论：
4.1 填料（词条“填料”由行业大百科提供）对密封胶性能影响
如图所示，不同种类的填料对密封胶性能影响程度不同，这主要是受填料本身的粒径和表面处理技术影响。随着添加量的增大，密封胶的抗拉强度（词条“抗拉强度”由行业大百科提供）都会不同程度的下降。粒径越小的填料由于能被聚硅氧烷分子链更紧密包裹，因此在相同添加量的情况下，粒径更小的陶瓷粉对密封胶的抗拉强度影响更小。
如图所示，选取形成陶瓷化结构时陶瓷粉的最小添加量，并选取相同添加量的不同填料制成密封胶样品，其抗拉强度和伸长率陶瓷粉最优，并且阻燃级别能达到V-0级。并且在高温下陶瓷化，氢氧化铝和硼酸（词条“硼酸”由行业大百科提供）锌在单独添加的条件下抗拉强度和阻燃效果不能兼顾，一般复配使用比较合理。但二者都不能使密封胶在高温下陶瓷化。
4.2 陶瓷化结构研究
本次实验中，把陶瓷粉添加进硅酮密封胶中，在常温下，矿石粉料由密封胶紧密包裹，其不影响密封胶的拉伸和粘接性能，在温度不断升高过程中，矿石粉料通过吸热形成致密保护膜隔绝氧气达到阻燃效果。同时矿石粉料具有成瓷作用的成分与阻燃剂在高温下协同作用，使密封胶在高温作用下烧结形成具有一定强度的陶瓷化结构。
如图所示，左图为普通阻燃密封胶在室温下的扫描电镜图，从图中可以看出填料被聚硅氧烷分子链紧密包裹，表面形态较好。中间图片为防火密封胶煅烧前扫描电镜图，从图中可以看出，粉体填料被聚硅氧烷聚合物紧密包裹，呈现较好的交联状态。右图为高温煅烧后扫描电镜图，在高温下，聚硅氧烷分解扩散，陶瓷粉吸热发生相变，形成致密的陶瓷化结构。保证密封胶不粉化，不碎裂。
由于在高温下形成的陶瓷化结构在尺寸上不能像室温胶条一样保持统一的大小。抗压试验选取三块不同尺寸陶瓷化胶条在拉力机上进行抗压试验。防火胶的陶瓷化结构受升温曲线，压力，缝隙宽度等多方面因素影响3。从实验可知，虽然最大承受力受不规则结构影响，但陶瓷化后的胶条小段仍然具有良好的承受能力。
4.3 防火密封胶与普通密封胶理化性能对比
表2 防火密封胶阻燃密封胶和普通密封胶性能对比
表2 是防火密封胶与普通硅酮密封胶主要指标对比，从表可知，在外观，表干时间，挤出性，下垂度等密封胶基础指标上二者没有明显区别，这主要是由于决定二者理化性能的基础聚合物相同4，最显著的差异表现在阻燃性能和防火性能。防火密封胶阻燃性能达到FV-0级要求，最主要的防火性能主要包括两个方面，一个是耐火完整性，一个是耐火隔热性，达到A3级别的防火密封胶需要在1000℃3h下同时满足背火胶面完整和背火胶面表面温度低于标准要求两项指标。阻燃密封胶具有离火自熄的能力，阻燃性能达到FV-0级要求不具备防火能力。设计满足GB 23864-2009标准要求的防火密封胶可以有多种方案，本文中的防火密封胶属于高温陶瓷化室温硫化硅橡胶，具有优异的耐火性能。
5.总结
本文介绍了建筑防火（词条“建筑防火”由行业大百科提供）的基本知识，对硅酮密封胶填料进行优化设计，对比了集泰化工的陶瓷粉和普通阻燃填料对密封胶力学性能的影响，并采用合适比例的陶瓷粉制成一款高温陶瓷化室温硫化硅橡胶，并将其作为防火密封胶应用于建筑防火领域，其力学性能符合密封胶基本要求，防火性能符合国家强制标准，实验证明其在1000摄氏度3h下背火面温度远远低于标准要求，只有40摄氏度，是一款合格的防火密封胶。
参考文献：
⑴中国建筑标准设计研究院《建筑设计防火规范》图示 2015年修改版
⑵黄文润《液体硅橡胶（词条“液体硅橡胶”由行业大百科提供）》
⑶宋希文安胜利《耐火材料概论》
⑷来国桥辛松民《有机硅（词条“有机硅”由行业大百科提供）产品合成工艺及应用》
