補強填料是聚氨酯密封膠配方中的關(guān)鍵添加成分,用于提升其物理性能,尤其是茹彈性。填料的加人會改變未固化體系的流變特性,進而影響其擠出速率、稠度、施工便利性及加工性能。此外,填料還會對固化后聚氨酯密封膠的力學性能產(chǎn)生影響,如硬度、模量、斷裂伸長率和拉伸強度等。根據(jù)增強效果的不同,填料可分為增強型、半增強型和非增強型三類,這三類填料的特征與作用如表所示。
增強填料是指能夠顯著提高材料機械性能的細顆粒物質(zhì),其粒徑通常小于50 nm,比表面積在150-300 m2/g之間,例如氣相二氧化硅和沉淀二氧化硅。這類填料可有效提升聚氨酯密封膠的拉伸強度、硬度和抗下垂性。非增強填料與硅酮基體的相互作用較弱,主要功能是調(diào)節(jié)體系流動性并降低原材料成本,如研磨碳酸鈣和石英粉(粒徑一般大于500 nm)。半增強填料則介于兩者之間,既具有一定的增強效果,又不會過度增加體系茹度,例如經(jīng)脂肪酸表面處理的沉淀碳酸鈣和滑石粉。在聚氨酯密封膠配方中,常采用增強型與非增強型填料復配使用的方式。填料的比表面積、表面能、微觀結(jié)構(gòu)、密度以及表面反應性基團數(shù)量等因素,均會影響其與硅橡膠網(wǎng)絡(luò)的相互作用,從而對聚氨酯密封膠的力學性能產(chǎn)生調(diào)控作用。目前,研究最為廣泛的兩種填料是二氧化硅和碳酸鈣。
二氧化硅的選擇與表面改性對聚氨酯密封膠的性能具有重要影響。目前二氧化硅的制備方法主要包括氣相法(氣相二氧化硅)和沉淀法(沉淀二氧化硅)兩種類型。氣相二氧化硅因比表面積大(130480 m2/g) ,純度高,具有優(yōu)異的增強作用,但其成本較高;沉淀二氧化硅雖價格較低,但顆粒較大、表面經(jīng)基含量多、易團聚,導致增強效果相對較弱。二氧化硅的增強機理源于其表面硅醇基團與硅橡膠聚合物鏈之間形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可顯著提升聚氨酯密封膠的拉伸強度、硬度等力學性能。研究顯示,當比表面積為150200 m飛的氣相二氧化硅添加量約為10%時,聚氨酯密封膠可獲得較為理想的綜合性能。
氣相二氧化硅的特性直接影響聚氨酯密封膠的加工性能與耐久性。增大比表面積有助于提高拉伸強度與硬度,但過量添加二氧化硅會導致體系茹度上升、擠出性下降。經(jīng)烘烤脫水處理后,氣相二氧化硅可顯著延長聚氨酯密封膠的儲存壽命圓。此外,引人納米二氧化硅還有助于提升聚氨酯密封膠的抗紫外線老化性能。為控制成本并拓寬其應用范圍,可對沉淀二氧化硅進行超細粉碎、表面疏水化及高分散性改性。通過改性處理,沉淀二氧化硅的粒徑可降低至微米甚至亞微米級別,其分散性與增強效果可接近氣相二氧化硅,這類改性產(chǎn)品已逐步在中低端聚氨酯密封膠中得到應用。http://www.zjdbfw.com/