纳米碳酸钙在改性聚硫橡胶中的应用
引言
聚硫橡胶，是含有硫原子的特种合成橡胶的总称，是脂肪烃、醚类等的二卤衍生物或它们的混合物和碱金属、碱土金属的多硫化物的缩聚物。根据所用原料和它们的比例的不同，可以得到各种坚韧的块状、粉状或黏稠状液体物质，不溶于油类和各种溶剂，在二硫化碳中稍溶胀，不因氧、臭氧和日光等作用而发生变化，透气性小，拉伸强度和伸长率较低，需加人炭黑补强。由于其耐油性强，主要用于制造各种耐油橡胶制品。
改性聚硫橡胶与普通聚硫橡胶相比具有成本低、黏接强、与溶剂相溶性好等优点。纳米级碳酸钙相对于普通微米级碳酸钙来说，具有小尺寸效应、表面效应、量子效应等特性，从而能够产生微米级碳酸钙不具备的优异性能。据报道，碳酸钙粒径在10—100nm之间，对橡胶、塑料等具有补强作用；粒径在5～20nm之间，其补强效果与白炭黑相当。纳米碳酸钙可以部分或大部分替代价格昂贵的炭黑和白炭黑作补强填料，适宜在浅色橡胶制品中应用。本试验通过调节纳米硫酸钙在改性聚硫橡胶中比例，来考察其对密封胶性能的影响。
1 材料与方法
1.1 试验材料
JM一616(改性聚硫橡胶，驻马店金卯橡胶厂)；二丁酯；纳米碳酸钙(山东海泽纳米材料厂)；普通重质碳酸钙；酚醛树脂；硬脂酸等。
1.2 试验仪器
JPL一2500N型电子拉力机(江都市精诚测试仪器厂)；三辊研磨机(福建永春轻工机械厂)；电子天平(0.1g)；干燥箱；调胶工具；制拉力块模具等。
1.3 改性聚硫密封胶的制备
1.3.1 基础配方
A组分：JM一616，20％；二丁酯，24％；酚醛树脂，2％；硬脂酸，0.5％；碳酸钙，53.5％。B组分：碳酸钙为纳米碳酸钙(纳米钙)与普通重质碳酸钙总和。按纳米钙含量的由低到高配置6个A组分：1，0％；2，10％；3，20％；4，30％；5，40％；6，53.5％。
1.3.2 试验方法
按照配方比例将各种原材料混合均匀，经三辊研磨机研磨三遍，包装备用。密封胶的配制：将A组分与B组分按10：1的比例充分混合均匀，然后填入准备好的拉力块模具中，每组三块，剩余部分观察活性期。将做好的拉力块室温放置1d，待整体固化后放入80℃干燥箱放置8h取出，待拉力块完全冷却后做拉伸黏接实验。
2 结果与分析
2.1 纳米钙对下垂度的影响
表1不同含量纳米钙对密封胶下垂度的影响
|
样品号 |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
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纳米钙含量/% |
1 |
10 |
20 |
30 |
40 |
53.5 |
|
结果 |
流淌 |
稍下垂 |
不下垂 |
不下垂 |
不下垂 |
不下垂 |
2.2 纳米钙对拉伸黏接性能的影响
表2不同含量纳米钙对密封胶拉伸黏接性能的影响
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样品号 |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
|
拉伸强度/MPa |
0.49 |
0.61 |
0.63 |
0.67 |
0.70 |
0.71 |
|
伸长率/% |
633 |
598 |
547 |
508 |
418 |
364 |
2.3 纳米钙对密封胶活性期的影响
在室温10℃左右测量密封胶活性期，结果见表3。
表3不同含量纳米钙对密封胶活性期的影响
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样品号 |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
|
活性期/h |
10.5 |
8 |
6 |
4.4 |
3.7 |
3.1 |
3 结论
纳米碳酸钙可以部分或大部分替代价格昂贵的炭黑和白炭黑作补强填料，对改性聚硫橡胶具有较强的补强效果。纳米钙在改性聚硫橡胶用量20％左右最好，这使得密封胶具有很好的拉伸黏接性能，不下垂且黏度不大，施工性能良好。
作者：张用伟.翟红然(1．河南化工职业学.院.应用化学系.河南.郑州.450042；2．河南驻马店农业学校教务处.河南.驻马店.463001)
来源：中国粉体技术网