重鈣、輕鈣、納米鈣，誰(shuí)是密封膠的“最愛(ài)”？

碳酸鈣是密封膠行業(yè)應(yīng)用最為普遍的功能填料之一，其添加量占整個(gè)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(qiáng)度、耐磨性、抗撕裂性、硬度等性能。目前，市場(chǎng)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(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(shí)，可選擇粒徑大、流動(dòng)性較好的碳酸鈣；

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

      制備高硬度密封膠時(shí)，可適當(dāng)增大碳酸鈣的添加量；

      改善密封膠的擠出性時(shí)，可選擇納米碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣復(fù)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(huì)導(dǎo)致密封膠的物理、力學(xué)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(duì)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(bǔ)強(qiáng)效果最好，制得的密封膠產(chǎn)品觸變性好、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率最高；輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣粒徑稍大，補(bǔ)強(qiáng)效果次于納米碳酸鈣，但其制得的密封膠產(chǎn)品流動(dòng)性好；輕質(zhì)碳酸鈣制備的密封膠流動(dòng)性好、硬度高；重質(zhì)碳酸鈣制備的密封膠流動(dòng)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(gè)廠家的碳酸鈣產(chǎn)品，性能檢測(cè)如下：

表1 不同廠家碳酸鈣產(chǎn)品的詳細(xì)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(jìn)廠后檢測(cè)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?yàn)樘妓徕}在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中容易吸收水分，水分吸收達(dá)到一定程度后會(huì)形成以碳酸鈣為結(jié)點(diǎn)的局部微觀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重時(shí)密封膠中出現(xiàn)局部微觀結(jié)構(gòu)化、應(yīng)力集中，形成較多分布均勻的細(xì)小“顆粒”，實(shí)際表現(xiàn)為局部收縮或突起。因此，在密封膠生產(chǎn)時(shí)，攪拌工藝中都會(huì)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(chǔ)存效果。

2、不同種類的碳酸鈣對(duì)密封膠A組分黏度的影響

表3 密封膠A組分的黏度對(duì)比

      對(duì)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(duì)密封膠流動(dòng)性的影響

表4 密封膠的流動(dòng)性對(duì)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(dòng)性。也就是說(shuō)，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(duì)密封膠硬度的影響

表5 密封膠的硬度對(duì)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(huì)產(chǎn)生很多物理交聯(lián)點(diǎn)，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(duì)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(duì)密封膠力學(xué)性能的影響

（1）標(biāo)準(zhǔn)條件下密封膠的力學(xué)性能

表6 標(biāo)準(zhǔn)條件下力學(xué)性能對(duì)比

      以上6種碳酸鈣制成的硅酮密封膠，硫化后拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都不相同。具體來(lái)說(shuō)：1#和2#納米碳酸鈣制得的密封膠拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)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(diǎn)（補(bǔ)強(qiáng)點(diǎn)）多，能與密封膠分子界面之間形成較強(qiáng)的相互作用，起到阻止裂紋擴(kuò)展、產(chǎn)生剪切帶、吸收能量等作用，使密封膠拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)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(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率接近。3#和4#屬于微米級(jí)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(bǔ)強(qiáng)點(diǎn)比納米碳酸鈣少，補(bǔ)強(qiáng)效果稍差；5#和6#重質(zhì)碳酸鈣制得的密封膠拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率接近。5#和6#是活性重質(zhì)鈣粉，比表面積遠(yuǎn)小于納米碳酸鈣和活性輕質(zhì)碳酸鈣，補(bǔ)強(qiáng)點(diǎn)數(shù)量最少，所以拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率最低，補(bǔ)強(qiáng)效果最差。

（2）90℃高溫條件下密封膠的力學(xué)性能

表7 90℃高溫條件下密封膠的力學(xué)性能對(duì)比

      經(jīng)過(guò)90℃高溫處理后，密封膠的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)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(qiáng)度和伸長(zhǎng)率下降最為明顯。這是因?yàn)榧{米碳酸鈣的比表面積大，受熱面積大，其補(bǔ)強(qiáng)效果更容易受到高溫處理的影響。

 

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