重鈣、輕鈣、納米鈣，誰是密封膠的“最愛”？

碳酸鈣是密封膠行業(yè)應用最為普遍的功能填料之一，其添加量占整個密封膠配方體系的10%～70%，可增加密封膠的體積，提高其拉伸強度、耐磨性、抗撕裂性、硬度等性能。目前，市場上的碳酸鈣產(chǎn)品主要有重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣和納米碳酸鈣3類，在實際生產(chǎn)過程中，可根據(jù)密封膠性能的需要，選擇不同種類的碳酸鈣產(chǎn)品，一般的選擇原則如下：

      制備灌封等流平型密封膠時，可選擇粒徑大、流動性較好的碳酸鈣；

      制備觸變性要求較高的密封膠時，可選擇粒徑小、表面處理過的碳酸鈣；

      制備高硬度密封膠時，可適當增大碳酸鈣的添加量；

      改善密封膠的擠出性時，可選擇納米碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣復配使用。除此之外，碳酸鈣粒徑、吸油值、水分含量、表面活化方式以及活化劑的選擇等不同，也會導致密封膠的物理、力學性能出現(xiàn)較大差異。

      專業(yè)人士研究了不同廠家、不同粒徑的碳酸鈣對雙組分硅酮密封膠性能的影響，結(jié)果表明：納米碳酸鈣粒徑小，補強效果最好，制得的密封膠產(chǎn)品觸變性好、拉伸強度和斷裂伸長率最高；輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣粒徑稍大，補強效果次于納米碳酸鈣，但其制得的密封膠產(chǎn)品流動性好；輕質(zhì)碳酸鈣制備的密封膠流動性好、硬度高；重質(zhì)碳酸鈣制備的密封膠流動性好、硬度稍低。

具體研究如下：

      1、不同種類的碳酸鈣產(chǎn)品性能選用了6個廠家的碳酸鈣產(chǎn)品，性能檢測如下：

表1 不同廠家碳酸鈣產(chǎn)品的詳細信息

      注：1#和2#產(chǎn)品屬于納米碳酸鈣；3#和4#產(chǎn)品屬于輕質(zhì)碳酸鈣；5#和6#產(chǎn)品屬于重質(zhì)碳酸鈣，下同。

表2 不同廠家碳酸鈣產(chǎn)品的水分含量

      所有碳酸鈣進廠后檢測的水分含量比廠家給出的數(shù)值均有一定程度的偏高。這是因為碳酸鈣在運輸?shù)倪^程中容易吸收水分，水分吸收達到一定程度后會形成以碳酸鈣為結(jié)點的局部微觀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，嚴重時密封膠中出現(xiàn)局部微觀結(jié)構(gòu)化、應力集中，形成較多分布均勻的細小“顆粒”，實際表現(xiàn)為局部收縮或突起。因此，在密封膠生產(chǎn)時，攪拌工藝中都會有脫水工序；濕氣固化型密封膠，在投料前需先將碳酸鈣烘干，以免影響密封膠的儲存效果。

2、不同種類的碳酸鈣對密封膠A組分黏度的影響

表3 密封膠A組分的黏度對比

      對于粒徑差別不大的碳酸鈣產(chǎn)品，用其制成的密封膠黏度差別也不大。6種密封膠產(chǎn)品中，由5#和6#重質(zhì)碳酸鈣制得的密封膠黏度稍低一些，這是由于二者粒徑偏大所致。

3、不同種類的碳酸鈣對密封膠流動性的影響

表4 密封膠的流動性對比

      采用1#和2#納米碳酸鈣制備的密封膠不流淌；采用3#-6#輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣制備的密封膠，均具有很好的流動性。也就是說，采用納米碳酸鈣制得的密封膠具有很好的觸變性，采用輕質(zhì)和重質(zhì)碳酸鈣制得的密封膠具有很好的流平性。即碳酸鈣粒徑的大小決定了密封膠的觸變性和流平性。

4、不同種類的碳酸鈣對密封膠硬度的影響

表5 密封膠的硬度對比

      采用5#和6#重質(zhì)碳酸鈣制備的密封膠硬度較低；采用1#-4#納米碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣制備的密封膠硬度較高。脂肪酸表面處理的碳酸鈣會產(chǎn)生很多物理交聯(lián)點，使其制備的密封膠硬度增加；而重質(zhì)碳酸鈣未經(jīng)表面處理，對密封膠硬度的影響是其自身硬度造成的。

5、不同種類的碳酸鈣對密封膠力學性能的影響

（1）標準條件下密封膠的力學性能

表6 標準條件下力學性能對比

      以上6種碳酸鈣制成的硅酮密封膠，硫化后拉伸強度和斷裂伸長率都不相同。具體來說：1#和2#納米碳酸鈣制得的密封膠拉伸強度和斷裂伸長率接近。1#和2#為納米碳酸鈣，粒徑在50nm左右，比表面積大，與體系中密封膠聚合物的接觸點（補強點）多，能與密封膠分子界面之間形成較強的相互作用，起到阻止裂紋擴展、產(chǎn)生剪切帶、吸收能量等作用，使密封膠拉伸強度和伸長率變大，從而具有更好的韌性和抗沖擊撕裂性能；3#和4#輕質(zhì)碳酸鈣制得的密封膠拉伸強度和斷裂伸長率接近。3#和4#屬于微米級活性輕質(zhì)鈣粉，比表面積次于納米碳酸鈣，其他性能與納米碳酸鈣接近，所以補強點比納米碳酸鈣少，補強效果稍差；5#和6#重質(zhì)碳酸鈣制得的密封膠拉伸強度和斷裂伸長率接近。5#和6#是活性重質(zhì)鈣粉，比表面積遠小于納米碳酸鈣和活性輕質(zhì)碳酸鈣，補強點數(shù)量最少，所以拉伸強度和斷裂伸長率最低，補強效果最差。

（2）90℃高溫條件下密封膠的力學性能

表7 90℃高溫條件下密封膠的力學性能對比

      經(jīng)過90℃高溫處理后，密封膠的拉伸強度和斷裂伸長率都明顯下降。其中，1#和2#納米碳酸鈣制得的密封膠產(chǎn)品強度和伸長率下降最為明顯。這是因為納米碳酸鈣的比表面積大，受熱面積大，其補強效果更容易受到高溫處理的影響。