双组分聚硫密封胶是以液态聚硫橡胶为主体,搭配硫化剂、促进剂、填料、增塑剂等组成的室温硫化密封材料,具备优异的气密性、水密性与低温柔韧性,但其长期耐候性会直接受多种环境因素协同作用,不同因素会通过物理老化、化学降解、界面破坏等方式,导致密封胶出现开裂、粉化、失粘、硬化、渗油、收缩等失效现象。以下是核心影响环境因素及作用机理:
一、紫外线(日光辐射)—— 核心的耐候性破坏因素
紫外线是造成聚硫密封胶户外老化的首要诱因,属于高能短波辐射,直接引发高分子链的光氧化降解。
作用机理
聚硫橡胶主链含C-S、S-S 键,键能低于 C-C 键,在中短波紫外线照射下,易发生主链断裂、侧基氧化,伴随自由基链式反应,导致聚合物分子量下降,胶体从内部分子结构瓦解。
外观与性能劣化表现
表面粉化、失光、变色(发黄、发灰),胶体逐渐变脆、失去弹性,出现微裂纹,长期会发展为贯通性开裂,丧失密封与位移补偿能力。
关键影响点
无防老剂、无炭黑 / 紫外线吸收剂的浅色聚硫胶,耐紫外性远差于黑色配方;直射光照比散射光照老化速率快数倍,户外外露使用比嵌缝隐藏使用老化更剧烈。
二、温度变化(高温、低温、冷热交变)
温度是加速聚硫密封胶老化、诱发物理破坏的重要环境条件,分为高温热老化、低温脆化、交变热应力三类影响。
1. 长期高温环境
温度升高会加速热氧化反应,与紫外线形成 “光热协同老化”,大幅加快聚硫分子链断裂、交联结构松弛,同时促进胶体内增塑剂挥发、迁移析出,导致胶体变硬、收缩、弹性模量上升,位移能力骤降。
高温还会加剧填料与基料的界面分离,出现脱粉、分层,降低与基材的粘结强度。
2. 低温环境
聚硫密封胶存在玻璃化转变温度(Tg),当环境温度低于 Tg 时,胶体从高弹态转变为玻璃态,丧失弹性,变得硬脆,受轻微外力就易发生脆性开裂。
低温会放大胶体与基材的热膨胀系数差异,引发界面应力,出现边缘翘边、脱粘。
3. 冷热交变循环
这是工程中常见、破坏强的温度形式,昼夜、四季温差会让密封胶反复膨胀 - 收缩,产生周期性内应力与疲劳损伤,长期会导致内部微裂纹扩展、粘结界面疲劳失效,出现缝隙渗漏。
三、水分与湿度(液态水、雨水、冷凝水、高湿)
水分是双组分聚硫密封胶施工阶段与使用阶段双重影响的关键因素,既影响固化,也加速长期老化。
1. 施工期水分影响(间接影响后期耐候性)
双组分聚硫胶为室温硫化体系,施工界面有水、环境湿度过高,会导致胶体固化不完全、内部产生气泡,形成先天缺陷,后期耐候性、力学强度大幅衰减,易从缺陷处率先老化开裂。
2. 使用期水浸 / 高湿老化
长期雨水浸泡、地下水接触、高湿环境,会让水分渗透进入胶体内部,引发水解反应,破坏聚硫分子的交联网络,同时溶解、淋洗胶体内的小分子助剂(增塑剂、抗老剂),导致胶体变软发粘或硬化粉化。
水分会降低胶体与混凝土、金属、玻璃等基材的界面粘结力,引发界面脱粘,形成渗水通道,失去密封功能。
水与氧气、紫外线协同作用时,老化速率呈指数级上升。
四、氧气与臭氧(大气氧化、臭氧老化)
氧气与臭氧是引发聚硫密封胶化学氧化老化的核心气体环境因素,臭氧的破坏能力远强于普通氧气。
氧气作用
常温下氧气即可与聚硫分子发生缓慢氧化,形成过氧化物、羟基、羧基等极性基团,破坏分子结构;光、热、水会大幅催化氧化速率,属于持续的慢性老化。
臭氧作用
臭氧是强氧化剂,工业区域、城市大气、高压电气周边臭氧浓度较高,会与聚硫橡胶的不饱和键快速反应,在胶体表面产生臭氧裂纹,裂纹会随应力、外力持续扩展,是户外弹性密封胶典型的老化失效形式。
五、大气污染物与化学介质
工业城市、沿海、化工环境中的腐蚀性介质,会显著降低聚硫密封胶的耐候寿命:
酸雨、酸性气体:SO₂、NO₂、HCl 等形成的酸性雨水与湿气,会对聚硫胶体产生酸性水解、腐蚀,同时腐蚀金属基材,导致界面锈蚀脱粘。
沿海盐雾(氯离子):盐雾具有强渗透性与腐蚀性,会渗透胶体、破坏交联结构,同时加速金属基材腐蚀,引发密封胶鼓包、脱粘,沿海工程中盐雾是仅次于紫外的核心破坏因素。
油污、溶剂、化工介质:汽油、柴油、醇类、部分脂类溶剂会让聚硫胶发生溶胀、增塑剂析出、软化变形,长期接触会导致胶体溶蚀、强度丧失,密封失效。
六、风荷载、机械振动与外力疲劳
属于力学环境因素,与自然环境耦合后加剧耐候性衰减:
长期风振、车辆振动、结构体微小位移,会让密封胶处于周期性拉伸 - 压缩疲劳状态,若同时存在紫外、温度、水分老化,胶体弹性与抗疲劳性下降,微裂纹快速扩展,出现断裂、脱粘。
七、基材特性与环境的协同影响(间接但关键)
严格来说基材不属于环境,但环境因素会通过基材放大对聚硫胶的破坏:
多孔基材(混凝土、石材)吸水后,水分长期反向渗透至胶层,加速界面老化;
金属基材锈蚀、涂层脱落,会在胶 - 基界面形成锈蚀层,导致脱粘;
基材热膨胀系数与聚硫胶差异过大,温差环境下界面应力剧增,耐候寿命大幅缩短。
各环境因素对耐候性的影响强弱排序
工程应用中,破坏能力从高到低依次为:
紫外线(光氧化)>冷热交变>水 / 高湿 / 盐雾>臭氧 / 氧化>高温长期热老>低温脆化>酸碱 / 化学介质>机械疲劳
多数情况下,聚硫密封胶的耐候失效并非单一因素导致,而是紫外 + 热 + 水 + 臭氧的多因素协同老化结果,这也是户外外露使用的聚硫胶,添加紫外线吸收剂、抗氧剂、炭黑,且做好施工界面干燥处理的核心原因。
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