【编者按】

　　我国经济的高质量发展需要千万家企业的共同努力，建筑幕墙行业的高质量发展也需要众多幕墙人的坚守和开拓创新。众所周知，构成建筑幕墙行业的主体，主要是工程企业和材料企业。工程企业的创新需求主要来源于不同工程项目中所遇到的问题，类别繁杂，差异化大，动态性强；而材料企业的创新领域则相对稳定，纵深性强。本次会刊中的前四个企业案例，均是遵循幕墙工程企业的创新方向而来，即研发创新、设计创新、制造创新、施工创新。接下来，我们将要探讨幕墙材料企业的创新之路，在这个领域，我们重点关注的是产品在纵深方向的研发和技术方法创新研究。

　　2019年，正值白云化工超高性能结构密封胶研发成功十五周年，也是其对既有幕墙硅酮结构胶性能检测的“重新粘接法”发明以来的九周年。当年在广州“西塔”这个全球最高隐框幕墙工程中，国产胶战胜进口胶的故事尚历历在目，15年过去了，国产超高性能结构密封胶的开发过程和应用情况，下面文章将详细解答。从中，我们也能看到中国建筑幕墙行业中的材料企业在创新引领和分享贡献方面的担当。

　　超高性能结构密封胶的开发

　　上世纪八十年代，建筑幕墙逐渐在我国兴起，到了九十年代，逐渐在全国各地得到了广泛应用，而作为玻璃幕墙重要粘结密封载体的硅酮结构密封胶则一直为国外产品所垄断。直到1998年我国开始推行结构密封胶生产认定制度，以白云牌SS621/SS622为代表的中国硅酮结构密封胶产品才逐渐取代国外产品，开始在国内的玻璃幕墙上得到应用。

　　但是，在200米以上的高层玻璃幕墙领域，结构密封胶产品仍然被国外产品牢牢占据，国外产品不仅价格高，还经常供不应求，在一定程度上阻碍了中国幕墙行业的快速发展。为满足市场上对高性能硅酮结构密封胶产品的迫切需求，白云化工在2002年6月立项，开始开发性能超越国外产品的结构密封胶，并最终在2004年初成功开发出超高性能结构密封胶，2005年初进行了企标备案。

　　那么，超高性能结构密封胶是怎样开发出来的呢？这要先从硅酮结构密封胶的组成和反应机理说起。

　　硅酮结构密封胶最基本的成分有三种：有机硅基础聚合物、交联剂和催化剂。有机硅基础聚合物，就是结构密封胶的本体材料，结构密封胶具有的优异的耐老化性，就是有机硅聚合物所具有的特性。有机硅聚合物就好像一条条两端有活性基团的链子。交联剂是一类有多个反应基团的化合物，它们的反应基团可以与有机硅聚合物两端的活性基团起反应，连在一起。催化剂是促使反应快速进行的物质，没有催化剂，有机硅聚合物和交联剂放在一起，可能一年也不会反应，但是有了催化剂的作用，反应就可以在几分钟内发生。在催化剂的作用下，交联剂把有机硅聚合物的链子连接起来，形成了一个立体网状结构，结构密封胶就固化了。

　　但是只有这三种物质组成的密封胶，固化后强度很低，弹性很差，不具备应用价值，所以还需要在密封胶中添加一些其他物质，来让密封胶能够具有使用功能。比如，加入填料，可以大大提高胶体强度和弹性，还可以让胶料呈现所需要的颜色；加入增塑剂可以调节胶体固化后的弹性；加入偶联剂，可以让密封胶能够与多种材料形成有效粘结。

　　这样看来，硅酮结构密封胶的生产好像很简单，将几种物料混一混就好了，可是实际上事情并没有那么简单。

　　首先，并不是所有的物料都能买到，最关键的催化剂就要靠自己合成，合成什么样结构的催化剂，既能加快反应速度，又能确保储存稳定，这是非常关键的。其次，用什么粘度的聚合物、用哪种交联剂、什么样的填料、什么样的偶联剂？各种物料的配比是多少？采用什么样的设备？加入顺序是怎样的？这些都要通过开发来解决。

　　综上所述，白云牌超高性能结构密封胶的重点开发内容如下：

　　一．有机硅基础聚合物的影响。开发团队经过研究发现，聚合物分子量对结构密封胶拉伸性能有较大影响，分子量越高，强度、弹性越好。聚合物分子量分布也对结构密封胶拉伸性能有较大影响，用高低粘度复配的聚合物比单一粘度的聚合物做出的密封胶的强度要高一些。

　　二．特种活性纳米碳酸钙的制备和分散工艺。作为补强填料，纳米碳酸钙对结构密封胶的性能有着非常大的影响。粒子的晶型、粒子的大小会影响到结构密封胶的强度、弹性，一般立方体型比较适合硅橡胶补强，而且比较容易分散。粒子越小，补强效果越好，但是也越不容易分散，体系的粘度也会越大，当粘度太高时将影响结构密封胶的生产和使用。为了让无机的碳酸钙粒子能够与有机的聚合物之间建立联系，从而获得较好的补强效果，纳米碳酸钙还需要进行表面处理，在粒子表面包覆一层或几层处理剂。这个表面处理情况会对结构密封胶的各种性能产生影响，比如强度、弹性、粘度、粘结性、分散性、储存期、固化速度等等。

　　开发团队试过了当时所有能找到的纳米碳酸钙，但都不能满足应用需求，要么补强效果达不到要求，要么难分散或太稠，没法使用，要么浸水后粘结性或储存期有问题。为了能有合用的纳米碳酸钙，白云化工专门与纳米碳酸钙生产企业合作，最终研发出了一种补强效果好、综合性能也较好的特种活性纳米碳酸钙。

　　除制备了特种活性纳米碳酸钙外，开发团队还采用了新的生产设备来提高结构密封胶的强度。随着白云化工自主研发的国内第一条硅酮密封胶全自动连续化生产线在2002年初调试成功，开发团队发现，同样的物料配比，使用这条生产线生产出来的产品比使用原来的间歇式设备生产出来的产品强度要高。这主要是因为纳米填料有个特点，就是容易团聚，不容易分散。要想获得好的补强效果，不仅要把粒子做小，还要想办法把二次团聚的粒子尽量分散开。在原来的间歇式设备上，碳酸钙分散到一定程度后，即使搅拌再长时间，分散程度也不会再继续改善了，但是白云化工新开发的全自动连续化生产线采用的是高速旋转的双螺杆挤出机，物料虽然在设备里面停留的时间很短，可是所承受的剪切强度和剪切次数却远大于原来的间歇式设备，因此纳米填料在有机硅聚合物中的分散更加彻底，打开了很多原来间歇式设备无法分散的粒子团聚，将填料的纳米补强效果发挥得更加充分。

　　三．特种催化剂的合成

　　虽然通过调整聚合物粘度、选用特种活性纳米碳酸钙已经可以显著提高结构密封胶的拉伸粘结性能，但是还不足以确保每批产品都符合1.2MPa强度的要求。为此，开发团队又从催化剂入手，寻找进一步提升结构密封胶拉伸粘结性能的方法。最终，开发团队合成了一种新的钛络合物催化剂，可以在确保催化活性和储存稳定性的同时，进一步提高结构密封胶的拉伸粘结性能。

　　四．偶联剂的选用

　　标准要求结构密封胶的H形试件在拉伸破坏时，应该是内聚破坏，也就是要求粘结强度大于结构密封胶的内聚强度，让结构密封胶在界面破坏发生前先发生内聚破坏。如果结构密封胶的强度提高，胶体本身的强度大于了胶体与基材之间的粘结强度，就会发生界面破坏。之前结构密封胶的强度在1.0MPa左右，粘结性没什么问题，但是在结构密封胶强度提高以后，对粘结强度的要求也提高了，尤其是浸水以后和水——紫外线照射以后的粘结性，水对结构密封胶与基材的粘结性会产生非常不利的影响，要在强度提高的情况下还继续保持在这些条件下的不发生界面破坏，在改善粘结性上也要下功夫。

　　开发团队通过大量的实验，筛选出5种偶联剂，并通过偶联剂的组合试验，寻找到了最优的偶联剂组合方案，解决了结构密封胶强度提高后的浸水粘结性下降问题。

　　通过对有机硅聚合物的选用、特种活性纳米碳酸钙的制备、使用全自动连续化生产线、选用特种催化剂和多种偶联剂的组合，开发团队最终终于在2004年初将超高性能结构密封胶开发成功。

　　2004年初，二十多位幕墙专家在广州从化召开了“白云牌超高性能幕墙硅酮密封胶技术座谈会”。与会专家对白云化工开发的超高性能硅酮结构密封胶给予了充分肯定，专家们指出：

　　1.随着建筑业的迅速发展，建筑造型逐渐个性化，建筑幕墙的形式随之多样化、复杂化，对结构密封胶、耐候密封胶的要求越来越高。广州白云及时开发了超高性能幕墙密封胶产品，可适用于幕墙大变形、大分格、高风压等多方面要求，为幕墙行业的发展做出了贡献。

　　2.白云牌SS921/SS922超高性能结构密封胶具有高强度、大伸长率、中等模量，能适应于风压高、板块大（大分格）、位移变形达的幕墙，可有效减小结构密封胶的粘结宽度，从而减少结构密封胶的用量，使幕墙更美观，而且结构密封胶的固化速度更快。该产品还可能减少隐框幕墙中空玻璃的黑边宽度，更好地满足建筑艺术的要求。

　　2005年，白云牌超高性能结构密封胶企标在质监局备案，成为当时密封胶行业内唯一备案企标的企业，承诺客户每批产品的性能都超过1.2MPa，而不是仅仅提供给客户较高的典型数据，但对产品的性能承诺却只停留在符合国标的水平。

　　2005年，白云牌超高性能结构密封胶通过了建设部的科技成果评估。2006年，白云牌超高性能结构密封胶荣获建设部华夏奖。

　　超高性能结构密封胶的应用

　　自从2004年白云牌超高性能结构密封胶开发出来以后，陆续在多个对安全性有特殊要求的工程项目上得到了应用，比如超出我国JGJ 102《玻璃幕墙工程技术规范》标准覆盖范围的抗震9度区的凉山州西昌第一人民医院、凉山烟草分公司综合楼等。

　　2008年，超高性能结构密封胶成功应用于440米高的世界最高全隐框玻璃幕墙广州西塔上，刷新了国产结构密封胶用于超高层项目的纪录。

　　2004年至今的十五年，已经有几十个对安全性有特殊要求的工程项目选用了白云牌超高性能结构密封胶，这些项目要么是高层、超高层，要么是风压大、板块大、结构复杂，白云牌超高性能结构密封胶为这些工程项目提供了更高的安全系数，也使很多原来不可能的设计成为了可能。

　　白云化工的全过程服务有一项是对工程项目用胶情况进行回访。2016年中秋节，莫兰蒂台风重创厦门，白云化工的服务团队在第一时间对正在施工的340米高的采用超高性能结构密封胶的厦门国际中心进行了回访。当时项目还没有完全封闭，但是完美经受住了考验，没有掉一块玻璃。工程的项目经理对白云牌系列密封胶的表现非常满意。

　　2017年，白云化工服务团队对西昌第一人民医院进行了回访，经了解，结构密封胶使用很好，没有出现任何问题，通过对结构密封胶硬度的检测，发现硬度没有发生显著变化，弹性还非常好，可以继续确保项目的安全。

　　同年，白云化工服务团队也对用胶12年的凉山烟草综合楼进行了回访。经检测，结构密封胶的硬度在45左右，无老化迹象，现场对结构密封胶割胶，进行手拉剥离试验，结构密封胶粘结良好、胶条弹性很好，采用“重新粘结法”对取到的结构密封胶进行了检测，结构密封胶拉伸强度仍然高达1.45MPa，且弹性保持非常好，可以继续为幕墙提供8倍安全系数。

　　2017年，趁着广州西塔进行玻璃更换的机会，白云化工服务团队对西塔的结构密封胶也进行割胶检验，结果显示，对于这个提高了强度设计值、使用了9年的项目，结构密封胶依然保持强度在1.2MPa以上，可以继续为幕墙工程安全保驾护航。

　　持续改进

　　伴随着全球气候变化，极端天气的发生也越来越频繁，有专家表示，以往可能百年一遇的天气，现在平均10年就可出现一次。而随着经济的发展和技术的进步，建筑幕墙越来越高、板块越来越大的趋势越来越突出，很多高层、超高层幕墙要求与建筑同寿命，这都对结构密封胶提出了越来越高的要求。

　　为了更好地满足客户对结构密封胶可靠性和耐久性的要求，白云化工一方面开展了结构密封胶耐久性的专题研究，另一方面也着手进一步提升结构密封胶的性能。

　　虽然早在1997年白云化工最开始生产结构密封胶的时候，就在工厂里建立了一幅曝晒幕墙，并定期取样，对结构密封胶在大气环境下的性能变化情况进行研究，但是每隔几年才能取一个样，样品数量太少。为此，白云化工在2012年，与国内老化与防老化技术最权威研究所——广州市合成材料研究院有限公司强强联手，分别在新疆吐鲁番和广州这两个典型的干热和湿热气候地区开展了全球首个与第三方合作的结构密封胶50年极限曝晒试验。到2017年，曝晒试验已经进行了5年，也取得了一定的试验数据，白云化工在2017年召开了跨界专题研讨会，与全球的专家、学者一起论道，并公布了阶段性的试验结果：

　　1. 市面上的结构密封胶产品良莠不齐，耐不同地区、长期老化的性能差别极大，优秀产品在不同环境下随时间变化性能变化不大，可以确保幕墙的安全，而差的产品则会在有些环境下、随使用时间的延长出现不粘、强度波动、弹性下降、模量变化过大等情况，影响幕墙的安全。 

　　2. 目前所有的人工加速老化方法均不能模拟实际工程中硅酮结构密封胶的老化情况，为确保幕墙的长期安全，迫切需要开发出与实际幕墙表现一致的结构密封胶人工加速老化方法，而自然暴露试验具有很重要的指导作用。

　　"立足国内一流，对标国际先进"，实现全球密封胶领袖品牌的企业愿景，白云化工又随后在全球最知名的两个极端气候区——美国的佛罗里达及亚利桑那暴晒试验场，分别投放了结构密封胶试片进行耐久性试验。

　　2017年，白云化工还承担了国家十三五项目的子课题，开展结构密封胶的老化规律研究和结构密封胶加速老化方法的开发。

　　从对大量既有幕墙结构密封胶的回访和调研结果，白云化工发现：

　　1. 不同结构密封胶经过十几年、二十几年的服役，耐老化性差异明显。

　　2. 优质的硅酮结构密封胶在实际工程中具备优异的耐老化性能，经过十几年、甚至二十几年，仍能保持较好的强度、弹性和粘结性。

　　3. 部分结构密封胶老化明显，变硬、变脆，虽然强度还比较高，但承受变形时产生的内应力较大，有一定安全风险。

　　4. 有些工程结构密封胶与基材粘结性不符合要求。

　　为应对极端天气增多给幕墙安全带来的不确定性增加，满足超高层建筑对结构密封胶更长使用寿命的需求，白云化工还对结构密封胶的性能进行了进一步的提升，执行标准从1.2MPa提升到1.5MPa，而且同时符合ETAG002的要求。

　　标准领跑

　　2017年，国家提出高质量发展理念，这是我国经济增长方式转型的重要标志，证明低质低价的增长方式已经不适合我国的经济社会发展了。对于建筑业、制造业，要落实高质量发展的理念，需要高标准引领。

　　2016年底，国务院发文，要求整合绿色产品的标准、认证和标识，编制绿色产品评价标准，而且要求高质量引导，指标要求只有行业前5%能达到才行，标准参编的企业也要是行业的前5%，白云化工有幸成为密封胶行业的参编企业。

　　去年国家标准委等十部门启动了“百城千业万企对标达标提升专项行动”，广州市质监局承接了密封胶行业标准对标工作，并制定了广东省建筑业协会团体标准《建筑幕墙用高性能硅酮结构密封胶》，该标准经过行业专家评审，达到国际先进水平。白云化工就是主要起草单位之一。

　　这份团体标准可以说是目前公开发行的结构密封胶国内外标准中，要求最高的一份。检测项目不仅覆盖了国标16776，还覆盖了欧标，而且指标也有较大幅度的提高。可以极大地提升幕墙结构密封胶方面的安全性。而白云化工已在广州市质监局备案的超高性能结构密封胶企业标准则是目前全球最高的结构密封胶标准。

　　我国的结构密封胶国家标准GB16776现行版本还是2005版，已经十几年没有修订了，目前修订申请已经公示完毕，即将进行修订，而修订的方向会趋于更加严格，纳入欧标的各项指标，并提高指标要求。

　　2018年，在广州举办的ISO/TC59/SC8国际标准化组织建筑结构技术委员会建筑密封胶分委会的年会由白云化工成功协办，这是该分委会会议首次由中国密封胶生产企业协办，标志着白云化工作为中国密封胶行业的龙头企业，已经登上了世界舞台。

　　白云化工坚持开拓创新，在业内率先开发出超高性能结构密封胶、超高性能耐候胶、35级硅酮耐候密封胶、防污染耐候密封胶、洞石耐候密封胶等产品。不忘初心，砥砺前行，未来，白云化工还将继续为幕墙行业提供更多高性能、高品质产品，为建筑幕墙的安全、可靠、美丽、持久贡献更多的力量！