密封膠添加填料的目的主要是為了改善膠的物理性能,同時(shí)也降低成本。比如用適當(dāng)填料可在較寬的溫度范圍內(nèi)增加密封膠彈性模量、穩(wěn)定性、熱扭曲、減少熱膨脹系數(shù)等等。填料分無機(jī)填料和有機(jī)填料,下面就常用的幾種無機(jī)填料進(jìn)行評(píng)述。
炭黑
炭黑作為填料主要是增加密封膠拉伸強(qiáng)度,起補(bǔ)強(qiáng)作用,它對(duì)伸長率的影響不大。原因之一是炭黑表面存在許多微孔,使得聚合物可能滲入到這些孔內(nèi),形成蜂窩爪子結(jié)構(gòu),加強(qiáng)界面間的相互作用;原因之二是炭黑表面積大,使得聚合物與炭黑界面間的摩擦阻力也大;原因之三是炭黑表面含有一些羧基、酚基、醌基等極性基團(tuán),以及吸附的一些氣體和有機(jī)復(fù)合物,使炭黑與聚合物之間除了物理吸附外,還有化學(xué)吸附,從而進(jìn)一步加強(qiáng)界面間的化學(xué)作用。
由于炭黑與聚合物界面間這種相當(dāng)強(qiáng)的化學(xué)作用力,有時(shí)甚至超過了聚合物內(nèi)摩擦力,因此隨著炭黑含量增加,密封膠抵抗外力破壞的能力就增大,拉伸強(qiáng)度也增大。也正是由于這種相互作用,使得炭黑不能在聚合物內(nèi)起內(nèi)潤滑作用,對(duì)伸長率影響不大。
碳酸鈣
碳酸鈣性價(jià)比高,來源廣泛,是聚氨酯密封膠常用的一種填料,因其處理工序不同,對(duì)膠性能影響不盡一致?;钚蕴妓徕}是輕質(zhì)碳酸鈣通過化學(xué)處理后的產(chǎn)品,表面覆蓋一層低分子有機(jī)物,當(dāng)它與聚氨酯預(yù)聚體共混時(shí), 能增加其界面粘附力,改善其共混性,這種界面摩擦阻力仍小于聚合物內(nèi)摩擦阻力,起到了內(nèi)潤滑作用,從而改善了密封膠的流動(dòng)性。
輕質(zhì)碳酸鈣是由氫氧化鈣水溶液通入二氧化碳反應(yīng)而成,其粒度均勻, 比表面積大,能在基料中較好地分散,可較好的改善密封膠的施工性能和力學(xué)性能。
重質(zhì)碳酸鈣是由石灰石機(jī)械破碎所得,顆粒較粗,粒子形狀不規(guī)則,比表面積小,吸油量小,在密封膠中共混效果不如輕質(zhì)碳酸鈣。
滑石粉
滑石粉用量的變化對(duì)膠料稠度影響比較明顯,對(duì)交聯(lián)后的密封膠物理機(jī)械性能影響無規(guī)律性變化,但滑石粉為天然礦物,經(jīng)機(jī)械粉碎而成,常因產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,尤其是粒度分散性大,與基料分散不好,影響密封膠的性質(zhì)。
白炭黑
在聚氨酯密封膠中,白碳黑主要是作為觸變劑,用來調(diào)節(jié)膠的流動(dòng)性即下垂度,原因是超細(xì)二氧化硅依靠表面經(jīng)基作用形成氫鍵,在密封膠使用時(shí)具有較好的流動(dòng)性,防止了膠的流掛現(xiàn)象。
填料具體有哪些作用?
將以上各種填料的作用綜合起來,可以看到填料在聚氨酯密封膠中的作用包括:
(1)提高膠粘劑力學(xué)性能,起補(bǔ)強(qiáng)效果。有些聚合物分子間的相互作用力較弱,內(nèi)聚能低,因此力學(xué)性能不高。選擇適當(dāng)顆粒大小的填料,能起到補(bǔ)強(qiáng)效果。由于填料粒子的活性表面能與若干大分子鏈相結(jié)合,形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。當(dāng)其中一條分子鏈?zhǔn)艿綉?yīng)力時(shí),可通過交聯(lián)點(diǎn)將應(yīng)力分散、傳遞到其他分子上。若其中某一條鏈發(fā)生斷裂,其他鏈仍起作用,不至于馬上危及整體,故可以大幅度地提高膠粘劑的力學(xué)性能。常用的填料,如金屬粉末、金屬氧化物等均可提高膠黏劑的壓縮強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性,但也會(huì)降低膠粘劑的某些性能,如剝離強(qiáng)度等。有機(jī)硅及橡膠中加入炭黑、白炭黑、碳酸鈣等可提高拉伸強(qiáng)度、硬度和耐磨性。
(2)降低膠粘劑熱膨脹系數(shù)和固化收縮率。膠體在固化過程中會(huì)因?yàn)榛瘜W(xué)作用而引起體積收縮,除此之外,由于膠粘劑與被膠物的不同的熱膨脹系數(shù),還會(huì)產(chǎn)生熱收縮。這兩種收縮均會(huì)在膠層中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,造成應(yīng)力集中,以至于引起膠層開裂或接頭破壞,直接影響膠接接頭的使用壽命。填料可以調(diào)節(jié)固化過程的收縮率,減少膠粘劑和被膠物之間熱膨脹系數(shù)的差別,并且阻止裂縫延伸,因此可以顯著提高膠接強(qiáng)度尤其是高溫下的剪切強(qiáng)度。
(3)增加膠的粘度,改善觸變性,改善操作工藝。加入填料可以起到增稠作用,避免膠液因在固化過程中流動(dòng)而造成缺膠。還可改善膠液的觸變性能,以控制膠液的流動(dòng)性,調(diào)節(jié)固化速度,延長使用壽命,利于操作施工。
(4)賦予膠粘劑新的功能。在膠水中加入導(dǎo)電良好的金屬粉末如銀粉,可配制成導(dǎo)電膠黏劑;導(dǎo)熱粉如銅粉、鋁粉、氧化鋁、氧化鎂、GD導(dǎo)熱劑等作填料,改善膠粘劑的導(dǎo)熱性;阻燃粉如氫氧化鋁等填料,提高膠粘劑的阻燃性;當(dāng)加入特殊的導(dǎo)電炭黑、碳基鐵粉、磁粉作填料,則可制取特殊場合使用的導(dǎo)電或?qū)Т拍z粘劑;環(huán)氧樹脂中加入鉻酸鋅,提高強(qiáng)度保持率;加入Zr(SO3)2可降低環(huán)氧樹脂的吸水性。有的填料還可起到改善膠接接頭耐濕熱老化和耐鹽霧的作用。
什么樣的碳酸鈣適合密封膠?
隨著科技的不斷進(jìn)步,膠粘劑行業(yè)也在日益發(fā)展壯大。而在這個(gè)領(lǐng)域中,碳酸鈣粉作為一種環(huán)保、高效、易得的材料,正逐漸成為行業(yè)的新寵。它不僅具有優(yōu)異的物理性能,還能夠顯著提高膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性,為各類制品提供更加穩(wěn)定、可靠的粘結(jié)保障。
在密封膠的制備中,碳酸鈣是一種常見的填料,正確地選用碳酸鈣對(duì)密封膠的性能至關(guān)重要。
在制備灌封等流平型密封膠時(shí),可以選擇粒徑大、流動(dòng)性較好的碳酸鈣,這有助于密封膠的流動(dòng)和填充性能。制備觸變性要求較高的密封膠時(shí),應(yīng)選擇粒徑小、表面處理過的碳酸鈣,以提高密封膠的觸變性和施工性能。制備高硬度密封膠時(shí),可以適當(dāng)增大碳酸鈣的添加量,以提高密封膠的硬度和強(qiáng)度。當(dāng)需要改善密封膠的擠出性時(shí),可以選擇納米碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣復(fù)配使用,以提高密封膠的加工性能和擠出性能。
此外,碳酸鈣的添加量也需要嚴(yán)格控制,一般占整個(gè)密封膠配方體系的10%~70%,具體添加量應(yīng)根據(jù)密封膠的性能要求和用途進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。添加碳酸鈣可以增加密封膠的體積,提高其拉伸強(qiáng)度、耐磨性、抗撕裂性、硬度等性能。
請(qǐng)注意,選用碳酸鈣時(shí)應(yīng)確保其質(zhì)量可靠、純度高、無雜質(zhì),以避免對(duì)密封膠的性能造成不良影響。
碳酸鈣粉在膠粘劑中的應(yīng)用,打破了傳統(tǒng)材料的局限,為行業(yè)帶來了全新的解決方案。它的加入,使得膠粘劑的性能得到了質(zhì)的飛躍,滿足了現(xiàn)代工業(yè)對(duì)于高效、環(huán)保、安全的需求。無論是建筑、汽車、家具還是電子行業(yè),碳酸鈣粉都將成為膠粘劑行業(yè)的佳選擇。
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