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(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)品主要有納米碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣3類(lèi)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可根據密封膠性能的需要，選擇不同種類(lèi)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 )導致密封膠的物理、力學(xué)性能出現較大差異。
楊秀麗等研究了不同廠(chǎng)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(chǎn)品觸變性好、拉伸強度和斷裂伸長(cháng)率最高；
輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)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(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(lèi)的碳酸鈣產(chǎn)品性能
選用了6個(gè)廠(chǎng)家的碳酸鈣產(chǎn)品，性能檢測如下：
表1 不同廠(chǎng)家碳酸鈣產(chǎn)品的詳細信息
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(chǎng)家碳酸鈣產(chǎn)品的水分含量
所有碳酸鈣進(jìn)廠(chǎng)后檢測的水分含量比廠(chǎng)家給出的數值均有一定程度的偏高。這是因為碳酸鈣在運輸的過(guò)程中容易吸收水分，水分吸收達到一定程度后會(huì )形成以碳酸鈣為結點(diǎn)的局部微觀(guān)網(wǎng)狀結構，嚴重時(shí)密封膠中出現局部微觀(guān)結構化、應力集中，形成較多分布均勻的細小“顆粒”，實(shí)際表現為局部收縮或突起。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存效果。
2、不同種類(lèi)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(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。
2、不同種類(lèi)的碳酸鈣對密封膠流動(dòng)性的影響
表4 密封膠的流動(dòng)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(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。
3、不同種類(lèi)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(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，對密封膠硬度的影響是其自身硬度造成的。
4、不同種類(lèi)的碳酸鈣對密封膠力學(xué)性能的影響
?。?）標準條件下密封膠的力學(xué)性能
表6 標準條件下力學(xué)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(cháng)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度和斷裂伸長(cháng)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)（補強點(diǎn)）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(chǎn)生剪切帶、吸收能量等作用，使密封膠拉伸強度和伸長(cháng)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度和斷裂伸長(cháng)率接近。3#和4#屬于微米級活性輕質(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，所以補強點(diǎn)比納米碳酸鈣少，補強效果稍差；
5#和6#重質(zhì)碳酸鈣制得的密封膠拉伸強度和斷裂伸長(cháng)率接近。5#和6#是活性重質(zhì)鈣粉，比表面積遠小于納米碳酸鈣和活性輕質(zhì)碳酸鈣，補強點(diǎn)數量最少，所以拉伸強度和斷裂伸長(cháng)率最低，補強效果最差。
?。?）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)性能對比
經(jīng)過(guò)90℃高溫處理后，密封膠的拉伸強度和斷裂伸長(cháng)率都明顯下降。其中，1#和2#納米碳酸鈣制得的密封膠產(chǎn)品強度和伸長(cháng)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。
參考資料：[1] 楊秀麗,陳繼芳,張榮榮,等.碳酸鈣在密封膠中的應用研究[J].中國建筑防水,2018(2):24-26.
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