硅酮密封膠的填料有很多種,二氧化硅、納米碳酸鈣、硅灰石粉、重質碳酸鈣等,其中用量最大的為納米碳酸鈣。國內密封膠市場中,納米碳酸鈣在硅酮膠中的添加比例超過了60%,使用量非??捎^。
但國產(chǎn)的所謂的納米碳酸鈣有70%以上為添加了不同比例的重質碳酸鈣,實則為微納復合鈣。而國產(chǎn)微納復合鈣添加重質碳酸鈣的目的不僅僅是為了降低生產(chǎn)成本,更多是由于國產(chǎn)納米碳酸鈣合成技術落后造成其晶型紊亂(晶體中很難見到規(guī)整的立方體,多為小紡錘加鏈狀的混合物)、加工性能較差、吸油值較高,加入重質碳酸鈣就是為了提高其加工性能,降低其吸油值。
目前,國內僅有少數(shù)幾個廠家能夠合成規(guī)整的立方體納米碳酸鈣產(chǎn)品,其他的不規(guī)整納米碳酸鈣產(chǎn)品制得的硅酮膠觸變性較差、拉伸強度低、伸長率低、彈性恢復差,唯一的好處是價格低。
這些微納復合鈣看似價格低,但存在不少隱患: 1)力學性能差; 2)原始納米碳酸鈣晶型差,表面孔隙率高,含水率高,會導致醇型膠儲存穩(wěn)定性差甚至返粗; 3)重質碳酸鈣本來是非常穩(wěn)定的產(chǎn)品,與納米碳酸鈣混合經(jīng)過表面處理及后續(xù)烘干過程,反倒增加了其不穩(wěn)定性; 4)納米碳酸鈣與重質碳酸鈣混合,增加了混合成本、干燥成本以及重質碳酸鈣的運輸成本,看似價格便宜,實則更貴。
與貌似價格低廉的微納復合鈣相比,硅酮膠廠家在各自生產(chǎn)線上采用純納米碳酸鈣和重質碳酸鈣復配使用,生產(chǎn)的硅酮膠制品性能更穩(wěn)定,成本更低。
杜年軍等選用不同粒徑的純納米碳酸鈣產(chǎn)品(15nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm)與1500目非活性重質碳酸鈣按不同比例復配用于制備硅酮密封膠,通過比較基料黏度、稠度、擠出率以及密封膠制品的密度、黏度、稠度、擠出率、表干時間、拉伸強度、最大強度伸長率、彈性恢復率等指標,結果表明:
(1)用粒徑越細的純納米碳酸鈣能復配更多的重質碳酸鈣,制得的密封膠密度及各項性能均達到標準要求,且成本更低。
(2)無論是直接添加微納復合鈣的生產(chǎn)工藝,還是采用添加純納米碳酸鈣復配重質碳酸鈣的生產(chǎn)工藝,選用高品質(晶體形貌規(guī)整)納米碳酸鈣作為補強材料尤其關鍵,這是決定最后硅酮膠制品力學性能的主要因素。
(3)與采用微納復合鈣相比,采用高品質純納米碳酸鈣復配重質碳酸鈣生產(chǎn)硅酮膠,在降低硅酮膠生產(chǎn)成本的同時,還有利于改善其力學性能;從物料管理和品控管理方面來看,亦有利于產(chǎn)品性能保持長期穩(wěn)定。
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