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，市場上的碳酸鈣產品主要有重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣和納米碳酸鈣3類，在實際生產過程中，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，結果表明：納米碳酸鈣粒徑小，補強效果最好，制得的密封膠產品觸變性好、拉伸強度和斷裂伸長率最高；輕質碳酸鈣和重質碳酸鈣粒徑稍大，補強效果次于納米碳酸鈣，但其制得的密封膠產品流動性好；輕質碳酸鈣制備的密封膠流動性好、硬度高；重質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品性能選用了6個廠家的碳酸鈣產品，性能檢測如下：

表1 不同廠家碳酸鈣產品的詳細信息

      注：1#和2#產品屬于納米碳酸鈣；3#和4#產品屬于輕質碳酸鈣；5#和6#產品屬于重質碳酸鈣，下同。

表2 不同廠家碳酸鈣產品的水分含量

      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點的局部微觀網狀結構，嚴重時密封膠中出現(xiàn)局部微觀結構化、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品，用其制成的密封膠黏度差別也不大。6種密封膠產品中，由5#和6#重質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#輕質碳酸鈣和重質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，采用輕質和重質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生很多物理交聯(lián)點，使其制備的密封膠硬度增加；而重質碳酸鈣未經表面處理，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#是活性重質鈣粉，比表面積遠小于納米碳酸鈣和活性輕質碳酸鈣，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。

 

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