1．概述
建筑密封材料是指镶嵌于各类建筑接缝、玻璃、门窗四周，起水密、气密作用，具有节能、防水等功能的建筑材料，是新型建筑材料的一个分支领域。建筑密封材料的品种主要包括：硅酮、聚氨酯、聚硫、丙烯酸酯、氯丁橡胶及丁基橡胶密封胶、聚氯乙烯建筑防水接缝材料、沥青油膏等高中低档产品，广泛应用于玻璃、石材、金属幕墙的结构粘结和密封，门窗装配，渠坝、桥梁、高速公路、污水处理等市政工程的各类混凝土接缝，装饰工程封缝以及铺贴卷材防水时的密封。
经过近二十年的发展，我国建筑密封材料行业已取得了长足的进步，国外已有的产品品种国内均已有生产和应用。尤其是随着我国经济的飞速发展，幕墙工程、大型水利工程、市政污水处理工程、地铁隧道及高层建筑等给密封胶的使用和性能提出了新的需求，进口国外名牌产品早已不能满足工程需要，因而大大促进了密封材料的新产品研究、生产和应用，仅中高档密封材料年产量已超过10万吨。低档类密封材料正逐渐被取代。
建筑密封材料对于建筑节能具有不可忽视的作用。研究资料表明，建筑门窗是建筑外围护保温性能最薄弱的部位，其热量散失的能耗占建筑物能耗的50%，而门窗密闭性差是当前国内建筑的通病。近年来高质量的建筑密封材料的应用，如聚硫中空密封胶、丁基热熔胶、耐候密封胶、聚氨酯泡沫填缝剂等，大大降低了玻璃与窗框间、窗框与窗洞间由于密封不良造成的能量散失。
随着密封材料应用领域和应用数量的不断扩大，对此类材料防水密封的耐久性能，即在接缝中保持长久使用寿命的能力，受到了世界各国越来越多的关注，并就耐久性的影响因素进行了多方位、多方法、多性能的研究。近十年来国外在此方面作了大量的研究工作，基本上以多种老化试验方法为研究手段，多种影响因素为考察目的，以产品某些性能为考查指标，或针对某类产品进行系列研究。我国在耐久性方面所做的系列研究较少，90年代河南建筑材料研究设计院承担了国家建材工业科学基金资助项目，在密封材料耐久性方面作了大量的基础研究工作，取得一些开创性成果，目前对密封材料耐久性老化机理的研究仍在持续。
2．密封材料生产应用现状
2.1 建筑用硅酮密封胶
建筑用硅酮密封胶是以聚硅氧烷为主要成分的非定形弹性密封胶。按组成分为单组分密封胶和双组分密封胶。单组分硅酮密封胶依固化时脱去小分子的类型又分为脱醋酸型、脱醇型、脱酮肟型、脱胺型等(较为常见的是前三种，目前产量占硅酮胶的绝大多数，甚至相对于密封胶总产量也如此)。硅酮密封胶依产品用途分为结构胶和密封胶，按应用场合分为：玻璃幕墙、铝幕墙用硅酮结构胶和耐候胶；玻璃镶装用酸性密封胶；石材用密封胶；金属屋面用密封胶；防霉密封胶；通用型中性密封胶等，其中生产和应用量最大的是硅酮结构胶和耐候胶。硅酮胶生产厂家主要集中在广东和浙江，已发展到50家左右，以生产酸胶和中性密封胶为主，年产量2002年硅酮结构胶约8000t，硅酮密封胶的产量5~7万t。同时每年还有几乎相当于国产产量一半的进口结构胶应用于工程当中，且几家国际知名的外国公司纷纷在国内投资建厂，如美国Dow Corning公司。作为密封材料的主要产品，硅酮密封胶的生产正在以惊人的速度扩张，不仅包括已有企业的生产规模，而且包括生产厂的数量。可以预计在今后几年中，建筑用硅酮密封胶将延续此快速发展的势头。
随着多年的发展，建筑用硅酮密封胶根据具体使用要求，可有多种牌号、多种用途、多种固化体系，因而易造成错选或误用，且给市场上的假冒伪劣产品以可乘之机。综合而言，硅酮结构胶对技术要求较高，最早通过国家认定的各企业在技术上均有较大的投入，生产工艺控制及产品质量控制已做得较好，因而产品质量稳定；但由小厂生产的其它硅酮密封胶的质量令人担忧。目前现行的国标和行标已涵盖了硅酮胶所有的用途，如GB/T 14683—2003、GB 16776、JC/T 881~885—2001等。
2.2 聚氨酯建筑密封胶
聚氨酯密封胶是以氨基甲酸酯为主链的、化学固化或湿固化的一类弹性密封胶，其优异的粘结性使其对多种粘结基材有良好的粘结活性，因而在国外成为建筑上用量最大的品种。然而在我国却正好相反，多种因素造成其生产及应用量在几大密封胶产品中居最低位。目前可以生产聚氨酯密封胶的厂家约有10家，年产量不超过2000吨。产品品种包括：单组分、双组分；非下垂型、自流平型；同时还有焦油型双组分产品，其在产量和应用量上占总量的大半。主要应用于道路、桥梁、机场、汽车制造业及地下工程的接缝处理，其中单组分聚氨酯密封胶主要用于汽车风挡玻璃的密封。国外名牌企业的产品也瞅准中国市场，如澳大利亚BOSTIK公司、美国Dow Corning公司等，在中国已开始逐渐形成相当的用量。
聚氨酯密封胶生产厂家不同，所生产的密封胶产品性能差别很大，尤其是非下垂型密封胶。对单组分聚氨酯密封胶而言，其贮存稳定性一直未得到有效解决。在民用及军用机场跑道上使用多年的焦油聚氨酯密封胶，不仅对环境造成污染，而且严重影响了密封胶的性能，其拉伸模量普遍偏高，在粘结性能和耐久性能方面不能满足现行标准的技术要求。新修订的行业标准JC/T 482—2003对性能的要求已从单纯要求极限拉伸粘结强度和伸长率方面改为要求其拉伸模量及定伸粘结性能，对密封胶的性能提出了更高的要求，也更符合实际工程对密封胶的性能要求。然而，由于聚氨酯密封胶应用于不同的行业，各个行业都有其自行的标准，要求的指标各不相同。不同的指标要求给检测单位执行标准时带来了困惑，也对产品质量的控制带来了一定的难度。
2.3 建筑用聚硫密封胶
聚硫密封胶是以液体聚硫橡胶为主剂，配合增塑剂、补强剂、硫化剂等制成的弹性密封胶。由于其突出的耐油、耐溶剂、耐老化性能，过去一直用于航空航天业，直至20世纪70年代未80年代初，随着高层建筑及一些特殊工程的需求，聚硫密封胶才逐渐转入建筑密封防水工程上的应用。聚硫密封胶按使用部位分为中空密封胶和建筑防水密封胶两大类，国内仅有多组份。由于所用的液体聚硫橡胶在我国仅有500吨/年的生产规模，现所用的液体聚硫橡胶大都从日本进口。聚硫两类密封胶的年产量在15000吨左右，正常生产的厂家有20多家，主要分布在河南、江苏、及东北地区，以小型企业为主。目前主要应用于建筑门窗、屋面、水利工程伸缩缝、机场公路、污水处理厂、地铁及隧道，以及汽车工业等行业，产量逐年上升。
在聚硫密封胶的发展早期，各厂大都使用国产聚硫液体橡胶。国产原胶的缺点是制作的密封胶在弹性方面有所欠缺，批量小，不能满足需求,大部分厂家不得不选用日本原胶。自1992年出台了系列标准JC/T 483—92、JC/T 486—92之后，有效控制了聚硫胶的产品质量。目前新版JC/T 486已按国际标准修订，而JC/T 483的修订同样将着重考察其粘结的耐久性能，给聚硫密封胶的生产和质量控制带来了新的方向。
2.4 丙烯酸酯建筑密封胶
丙烯酸酯建筑密封胶是以弹性丙烯酸酯乳液为基料，加入少量表面活性剂、增塑剂、改性剂以及填充料、颜料等配制而成的兼具弹性和塑性的密封胶。80年代铝合金门窗的推广应用带动了丙烯酸酯密封胶的研究与使用，先是在北京、上海等大城市，并快速发展至今，目前其生产基地主要集中在山东龙口一带，其它各省均有小厂生产，但其生产工艺极为简单，甚至是作坊式、家庭式企业，企业总数无法估计，其年产量至少在3万吨以上。目前主要用在各种小型混凝土板缝、石膏板缝以及门窗框接缝和家用装修工程缝隙的密封。
从建筑装饰业而言，丙烯酸酯密封胶是应用量最大的密封胶品种，无论是铝合金门窗还是塑料门窗，水泥砂浆基材还是石材，都把其作为万能密封胶来用。但由于多数小厂只是在买来的丙烯酸乳液中直接添加大量的填料，因而不仅稳定性不好，而且粘结力奇差，固化后密封胶收缩开裂严重，收缩率基本上都在30%以上，且胶本身根本就没有弹性，因此工程刚交工、密封胶就已与基材相脱的现象已司空见惯。在正修订的行业标准JC/T 484—1992（96），同样将强调产品的粘结耐久性，这就给产品质量与性能提出了新的要求。
2.5 其它种类密封材料
丁基橡胶防水密封胶粘带是以饱和聚异丁烯橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶等为主要原料制成的弹塑性单面或双面胶粘带。这类产品具有优异的气密性、水密性，良好的自粘性、延伸性、耐候性、耐低温性及耐水性，无溶剂污染、施工安全方便等特点。产品为非硫化型和半硫化型，品种以高分子防水卷材用及金属屋面用的双面、单面胶粘带为主，单面胶粘带的覆面材料以无纺布、铝箔为主。可广泛用于高分子卷材防水的搭接缝粘结密封、收头封边密封，钢结构屋面彩钢板接缝的密封防水，采光工程部位各类透明板材（PC、PE等）的搭接缝密封，以及地铁、隧洞、管道等市政工程的防水密封。国外丁基胶粘带已开发、应用了二十余年。我国防水用胶粘带的生产始于八十年代，少数橡胶厂在引进日本三元乙丙防水卷材生产线的同时，配套引进防水胶粘带的生产设备和技术，如包头、滕州等。但因价位高、使用不便（须用底涂）等原因，未能大量推广。三元乙丙防水卷材应用量的扩大，带动了丁基胶带的研究与应用。目前国内生产企业已发展到21家，生产能力约3200万米/年，实际产量约2160万米/年。
单组分聚氨酯泡沫填缝剂是一种新型的填缝密封材料，以聚氨酯预聚体、发泡剂、喷射剂等为主要原料，以单支压力罐形式包装贮存，使用时可瞬时喷注成硬质泡沫，迅速填充密封建筑接缝或孔洞。该产品是集粘结固定、填充密封、绝热隔音为一体的新型密封材料，具有携带使用方便、施工效率高、耐震、防裂、防水、防火、粘结力强、装饰效果好等优点，可广泛用于建筑门、窗框及空调设备的安装、固定和密封，建筑物各种管道孔洞的填充、密封和绝缘，各种装饰板的粘贴等。产品按包装形式分为枪式、管式，实际应用中以枪式居多；按燃烧性能等级分为B2级和B3级，以B3级产品的应用量居多；按应用方式以工程为主。在70年代早期，由英国ICI公司发明并获得专利，1974~1976年OCF开始在市场上进行推广，至2000年，欧洲一年的使用量已达一亿多罐。中国是在1995年左右开始研制，于90年代后期开始逐渐生产和使用。随着该产品逐渐被市场所接受，产品需求量也日益增大，德国Wellgo公司于1998年4月在上海浦东投资建立了第一家专业生产聚氨酯泡沫填缝剂的公司，开拓并持续发展了中国的聚氨酯泡沫填缝剂市场。从1999年开始，全国各地都开始投资办厂，利用国产原料生产，到目前为止，全国生产厂家约四五十家，以小规模生产厂家为主，主要分布在上海、江苏、浙江、安徽、广东、河南、湖北等地，形成的年产能力为5000万支/年，2001年实际生产量约1500万支。
2.6 当前存在的问题
存在于密封材料的生产和应用中的主要问题为：
（1）盲目强调拉伸强度已经造成了忽视密封材料强度、模量和耐久性之间的平衡的后果
（2）密封材料的质量急需提高。一些企业不顾产品质量，以小容量、高填充、低成本、假冒伪劣等手段侵占市场，严重损害了消费者利益。而且管理水平低下、生产工艺简单的小企业对市场的冲击太大，已经影响了密封材料工业的正常发展。
（3）不同类型、用途和标准的密封材料的混用、错用。如如酸性硅酮胶用于铝合金门窗的镶装，通用型中性胶用于幕墙建筑的耐候胶等。
（4）国产原料的数量和质量亟待提高。如聚硫原胶，聚氨酯用原料等。
3. 研究与发展方向
经过数年的发展，我们可以看到，我国的建筑密封材料行业正以令人瞩目的速度发展着，但其产品结构及企业规模并不尽如人意，由此今后密封材料的研究与发展方向应为：
（1）发展的重点产品为硅酮、聚氨酯、聚硫密封胶，研究重点应为改性硅酮、改性聚氨酯和改性聚硫密封胶，提高丙烯酸酯密封胶的产品质量。国外在这个方面做了大量的工作，尤其是改性聚氨酯，已取得了许多成果，并已进行生产应用，使聚氨酯密封胶的贮存稳定性、粘结活性、弹性和耐久性方面得到了改善，但目前我国在此方面大多仅停留在实验室阶段。
（2）生产企业向生产规模化、产品系列化、应用规范化发展。
（3）随着ISO标准的不断贯彻，未来的密封胶产品注重的是性能需满足弹性及耐久性的要求，拉伸弹性模量和定伸粘结性应是首选指标，而不是极限拉伸强度和断裂伸长率。作为密封胶而言，其应追求的是在实际使用环境中，密封胶能长期保持其密封的有效性，即耐久性。再者，追求高强度势必牺牲密封胶的弹性，而且模量的增加也会影响到粘结的持久性。
4. 河南建筑材料研究设计院
河南建筑材料研究设计院是七十年代由原建材部地材室与原河南建工材料研究所合并而成，一直是原国家建材部建工材料标准化技术归口单位。在基础研究方面，自70年代始，长期从事建筑密封材料的科研、应用、标准化及质量检测工作。先后承担和完成了“沥青嵌缝油膏的研究”、“沥青类改性油膏”、“墙板嵌缝密封材料的研究”、“浅色聚氨酯密封材料的研究”、“聚氨酯建筑密封膏的研究与应用”、“窗用密封膏”、“防水密封材料耐久性研究”、“硅烷封端聚氨酯密封胶的研究”等多项省部级重大科研项目，多项成果达国际、国内先进水平，获省级科技成果奖2项，部级成果奖2项，厅级成果奖3项。
“防水密封材料耐久性研究”项目为建材行业科学技术发展基金资助项目，以8种国产密封材料为研究对象，采用自然静态、动态曝露（长春、北京、郑州和海口四个曝露试验场）和热、氙灯人工加速老化，动态拉伸—压缩循环等多种试验手段和方法，对密封材料的耐久性进行了系统的研究，得出关于不同档次密封材料的自然老化速率值，加速老化试验与自然曝露的换算关系及相关性，提出评价密封材料耐久性的宜选指标，建立了国内第一个密封材料耐久性能数据库，及动态拉伸—压缩循环性能作为耐久性能评价试验方法的可行性等多项试验结果，填补了国内研究的空白，获河南省科技进步二等奖。
在标准化研究方面，多年来仅密封和防水材料方面的国家标准和行业标准制修订达44项，占目前我国现行的密封材料领域标准总数的80%，其中《建筑密封材料试验方法》国家标准GB/T 13477—92 获国家技术监督局科技进步三等奖，GB/T 13477.1～GB/T 13477.20—2002被国家标准化管理委员会评为优秀国家标准。通过主持与参与多项标准的制、修订工作，锻炼了一批技术骨干，有着丰富的工作经验和理论知识，全面掌握了国内外密封材料及其标准化工作的现状和发展趋势；在仪器设备上，为密封材料标准的实施研制了多台仪器，如动态拉伸—压缩试验机、水紫外线辐照试验箱、低温拉伸试验仪、标准挤出器等，有不少已投放市场应用。
在产品质量检验方面，国家建筑材料工业保温与密封材料质量监督检验测试中心挂靠在该院，拥有全国同行业中试验器具和设备最全的试验室，近年来国内多项重大工程均在该中心进行密封材料的质量检测，为工程筛选产品及质量把关做了大量的工作，受到用户的信任与好评。
