補(bǔ)強(qiáng)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(huì)改變未固化體系的流變特性,進(jìn)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(huì)對(duì)固化后聚氨酯密封膠的力學(xué)性能產(chǎn)生影響,如硬度、模量、斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度等。根據(jù)增強(qiáng)效果的不同,填料可分為增強(qiáng)型、半增強(qiáng)型和非增強(qiáng)型三類(lèi),這三類(lèi)填料的特征與作用如表所示。
增強(qiáng)填料是指能夠顯著提高材料機(jī)械性能的細(xì)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(lèi)填料可有效提升聚氨酯密封膠的拉伸強(qiáng)度、硬度和抗下垂性。非增強(qiáng)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(dòng)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(qiáng)填料則介于兩者之間,既具有一定的增強(qiáng)效果,又不會(huì)過(guò)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(qiáng)型與非增強(qiáng)型填料復(fù)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(yīng)性基團(tuán)數(shù)量等因素,均會(huì)影響其與硅橡膠網(wǎng)絡(luò)的相互作用,從而對(duì)聚氨酯密封膠的力學(xué)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(duì)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(lèi)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(qiáng)作用,但其成本較高;沉淀二氧化硅雖價(jià)格較低,但顆粒較大、表面經(jīng)基含量多、易團(tuán)聚,導(dǎo)致增強(qiáng)效果相對(duì)較弱。二氧化硅的增強(qiáng)機(jī)理源于其表面硅醇基團(tuán)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(qiáng)度、硬度等力學(xué)性能。研究顯示,當(dāng)比表面積為150200 m飛的氣相二氧化硅添加量約為10%時(shí),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(qiáng)度與硬度,但過(guò)量添加二氧化硅會(huì)導(dǎo)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(zhǎng)聚氨酯密封膠的儲(chǔ)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(yīng)用范圍,可對(duì)沉淀二氧化硅進(jìn)行超細(xì)粉碎、表面疏水化及高分散性改性。通過(guò)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(jí)別,其分散性與增強(qiáng)效果可接近氣相二氧化硅,這類(lèi)改性產(chǎn)品已逐步在中低端聚氨酯密封膠中得到應(yīng)用。http://www.p2pipcamera.com/