Abstract
Op basis van de Amerikaanse ASTM C920-norm en de technische EU ETAG 002-certificering analyseert dit artikel systematisch de volledige reactieketen van siliconenkitten, van moleculaire verknoping tot macroscopische uitharding. Door de experimentele gegevens van het National Institute of Standards and Technology (NIST) van de Verenigde Staten te vergelijken met die van het Fraunhofer Instituut in Duitsland, wordt de kwantitatieve invloed van omgevingsvochtigheid, temperatuur en katalysator op de uithardingssnelheid onthuld en wordt een door internationale gezaghebbende organisaties gecertificeerde vergelijkingstabel van constructieparameters bijgevoegd.
1. Dynamisch model voor vochtpenetratie (ASTM D7238 standaard)
- Diffusiesnelheid formule Q= (P×A×ΔP)/d
- V: Vochtindringing (g/m²-h)
- P: materiaaldoorlaatbaarheidscoëfficiënt (testgegevens zie NIST-materialendatabase)
- ΔP: Drukverschil waterdamp (kPa)
- Kritische vochtigheidsdrempel
- Siliconelijm van het condensatietype: Start uitharding wanneer RH≥30% (ISO 12571 standaard)
- Additie type siliconenlijm: RH≥10% kan reageren
- Vergelijking voor filmdiktebeperking Maximale effectieve uithardingsdiepte =√(4Dt)
- D: Diffusiecoëfficiënt (ongeveer 3,2×10^-6 cm²/s bij 25℃)
- t: Uithardingstijd
2. Mechanisme van hydrolyse en condensatiereactie (IUPAC-nomenclatuur)
- Primaire reactieformule ≡Si-O-R + H2O → ≡Si-OH + R-OH
- R: organische groepen zoals methyl/fenyl
- Activeringsenergie: 58-65 kJ/mol (gegevensbron: Amerikaanse Chemische Vereniging ACS)
- Werkingsmechanisme katalysator
- Dibutyltindilauraat: verlaagt de activeringsenergie tot 42 kJ/mol
- Titanaten: de dichtheid van de vernetting verhogen met 15-20%
- pH-gevoelig bereik
- Optimaal reactiemilieu: pH=4-6
- Alkalische omstandigheden (pH>8) leiden tot nevenreacties om Si-O^-structuren te genereren
3. Opbouw van driedimensionaal vernet netwerk (TEM elektronenmicroscoop observatie)
- Berekening van de verknopingsdichtheid ν = ρ/Mc
- ν: Dichtheid van het verbindingspunt (mol/m³)
- ρ: Materiaaldichtheid
- Mc: Gemiddeld moleculair gewicht tussen crosslinking-punten
- Type netwerkstructuur
| Type | Treksterkte (MPa) | Rek bij breuk (%) |
|---|---|---|
| Trapeziumvormige structuur | 2.8-3.5 | 400-600 |
| Honingraatstructuur | 1.5-2.2 | 800-1200 |
- Eliminatie hysterese-effect
- Gebruik van hydroxyl-getermineerd polydimethylsiloxaan (PDMS)
- Molecuulgewichtverdelingsindex PDI<1,2 (GPC-testnorm ASTM D5296)
4. Controlematrix omgevingsparameters
Model voor synergetisch effect van temperatuur en vochtigheid
| Temperatuur (℃) | Relatieve vochtigheid (%) | Droogtijd oppervlak (min) | Volledige uithardingstijd (u) |
|---|---|---|---|
| 15 | 30 | 45-60 | 72-96 |
| 25 | 50 | 20-30 | 24-36 |
| 35 | 70 | 10-15 | 12-18 |
5. Defectvorming en onderdrukkingsstrategie
- Analyse van belvorming
- Retentie van vluchtige bijproducten (gasproductie per gram colloïde ≤ 0,5 ml)
- Oplossing: Voeg 0,5-1% hydrofoob pyrogeen kiezelzuur toe.
- Interface storingspreventie
- De oppervlakte-energie van het substraat moet > 36 mN/m zijn (zie ISO 8296).
- Silaan koppelingsmiddel (KH-550/KH-560) wordt aanbevolen
- Drempelwaarde voor spanningsscheuren
- Kritische vervormingsenergie die vrijkomt Gc=150-300 J/m² (ASTM D3433 test)
- Toevoeging van nanocalciumcarbonaat kan verhogen tot 500 J/m²
VI. Intelligente uithardingsbewakingstechnologie
- Diëlektrische analysemethode (DEA)
- Real-time bewaking van uithardingsgraad α= (Ct - C0)/(C∞ - C0)
- Uitgerust met Novocontrol Alpha-A hoogfrequent analyzer
- Raman spectroscopie tracking
- Karakteristieke piekverschuiving: Si-O-Si 490cm-¹ → 505cm-¹
- Uitgerust met Horiba LabRAM HR Evolution systeem
- Bewakingssysteem voor het internet der dingen
- Geïntegreerde temperatuur- en vochtigheidssensor (nauwkeurigheid ±1%RH)
- Gegevens worden geüpload naar AWS IoT Core-platform
Samenvatting Volgens de norm ISO 11600:2002 voor de classificatie van bouwafdichtingen worden de volgende maatregelen aanbevolen voor de bouwpraktijk:
- Voer een ASTM D2202 hechtingstest uit vóór de bouw
- Controle omgevingsparameters volgens ASTM D4129 standaard
- Gebruik de Duitse DIN 52460-specificatie voor verouderingsevaluatie
- Raadpleeg de meest recente technische gids van [International Sealant Association ASC] (https://www.adhesives.org) voor selectie