中國粉體網(wǎng)訊  納米碳酸鈣作為一種性能穩(wěn)定、易加工的新型功能性無機(jī)材料，被廣泛應(yīng)用于橡膠、硅酮密封膠、塑料、涂料、油墨及造紙等行業(yè)。其超細(xì)的粒徑及高比表面積，使得其具有一般無機(jī)填料所沒有的量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)及宏觀量子效應(yīng)；應(yīng)用于硅酮膠中既可以降低成本，也能賦予硅酮膠良好的補(bǔ)強(qiáng)、粘結(jié)、流動(dòng)和觸變性能。

青州宇信 硅酮膠用納米碳酸鈣

不過，納米CaCO₃直接應(yīng)用于有機(jī)材料中還不能充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，存在以下兩種缺陷：一是，納米CaCO₃的表面自由能較大，由分子間力、靜電作用和氫鍵等因素易引起CaCO₃粉末的團(tuán)聚；二是，納米CaCO₃表面有一定量導(dǎo)致其呈強(qiáng)堿性的羥基官能團(tuán)，因而與聚合物之間的親和性變差，顆粒之間易發(fā)生團(tuán)聚而使納米CaCO₃在高聚物中的分散極不均勻，進(jìn)而使CaCO₃和高聚物間產(chǎn)生界面缺陷，導(dǎo)致密封膠的力學(xué)性能下降。

而經(jīng)過表面改性處理的納米碳酸鈣，其晶型、粒徑、比表面積、疏水性、流動(dòng)性等指標(biāo)被有效“控制”，可使硅酮膠制品獲得優(yōu)良的觸變性、黏接性、抗老化性和拉伸性等優(yōu)異性能。例如，經(jīng)脂肪酸表面改性的納米碳酸鈣表面由親水變?yōu)槭杷�，表面勢能降低，極大改善了與有機(jī)材料之間的相容性和潤濕性，應(yīng)用于硅酮密封膠可解決易流淌、擠出性差、強(qiáng)度低等填充普通碳酸鈣后出現(xiàn)的缺陷。

對(duì)硅酮膠而言，采用不同的表面處理劑處理納米碳酸鈣，能得到性能不同的產(chǎn)品；納米碳酸鈣的指標(biāo)始終與制品性能相互作用。

一、硅酮膠用納米碳酸鈣表面處理劑的選擇

1軟脂酸鈉

可以降低碳酸鈣吸油值，增加基膠的稠度，提高硅酮膠擠出性，降低了強(qiáng)度，而提高了伸長率。

2偶聯(lián)劑

提高碳酸鈣吸油值，降低基膠稠度，降低擠出性，提高了強(qiáng)度，而降低了伸長率。

潘熙寶等通過預(yù)處理的改性方式，將傳統(tǒng)的硅烷偶聯(lián)劑成功用于碳酸鈣的表面改性，從而改善納米碳酸鈣在硅酮密封膠中的分散性，使后者在流變性能、力學(xué)性能和粘結(jié)性能方面均有不俗的表現(xiàn)。此外，隨著改性劑中胺基官能團(tuán)數(shù)量的增加，密封膠在耐水粘結(jié)性能方面的表現(xiàn)更為出色。

3硬脂酸鈉與偶聯(lián)劑復(fù)合改性劑

可以提高強(qiáng)度與伸長率，不同的表面處理劑處理納米碳酸鈣，得到性能不同的密封膠。

4晶型控制劑

據(jù)劉亞雄實(shí)驗(yàn)研究，以甘氨酸、硫酸鋅、檸檬酸、六偏磷酸鈉四種不同晶型控制劑處理納米碳酸鈣。其中采用甘氨酸為晶形控制劑的A試驗(yàn)，其粒度最小，吸油值最低，比表面積最大，制備的膠稠度在合理的范圍內(nèi)，下垂度小，成品膠的拉伸強(qiáng)度高，斷裂伸長率大。晶形控制劑的效果依次為甘氨酸>硫酸鋅>檸檬酸>六偏磷酸鈉。

二、硅酮膠性能與碳酸鈣粉體性質(zhì)

1降低水分——改善固化性

納米CaCO₃結(jié)晶水含量是影響硅酮密封膠固化性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。CaCO₃的顆粒表面具有親水疏油性，且極性相當(dāng)高，易與極性水分子相結(jié)合而增加其結(jié)晶水含量，因此所制得的膠體表干時(shí)間較長，固化較慢;油酸對(duì)納米CaCO₃進(jìn)行表面改性后，其表面呈親油疏水性，從而降低納米CaCO₃粉體的結(jié)晶水含量，進(jìn)而縮短表干時(shí)間、改善固化性能。

2提高分散性——改善伸長性

納米CaCO₃進(jìn)行表面改性處理，減小了納米CaCO₃顆粒的表面能，提高了其分散性，進(jìn)而加大其與高聚物的親和性，同時(shí)克服了共混時(shí)因生熱而引起的粘混現(xiàn)象，故拉伸伸長性能明顯改善。

3增大比表面積——改善強(qiáng)度和伸長率

增加晶形控制劑的用量，可以提高納米碳酸鈣的比表面積，增大拉伸強(qiáng)度和伸長率，比表面積控制在合適的范圍時(shí)，具有良好的分散性、強(qiáng)度和伸長率等。

4規(guī)整形貌——增加彈性和伸長率

納米碳酸鈣晶形為棒形、紡形、柱形、片狀時(shí)分散性不好，具有較高的吸油值，密封膠的粘度大，彈性差，伸長率差；納米碳酸鈣晶形為立方體和菱形時(shí)分散性良好，粒子很規(guī)整，具有較低的吸油值，可以提高密封膠的拉伸強(qiáng)度和伸長率。

結(jié)語

隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，大型玻璃幕墻的普及和使用，汽車人均占有率不斷提高，以及工業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，硅酮膠銷量和需求已經(jīng)形成穩(wěn)定規(guī)模。從總體上看，低端硅酮膠將不斷地被市場淘汰，取而代之的是更加符合環(huán)保要求的，高質(zhì)量高性價(jià)比的高端硅酮膠產(chǎn)品。

因此，像納米碳酸鈣這類高性價(jià)比的，且具備補(bǔ)強(qiáng)效果或功能性的填加物料的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，不僅量的需求會(huì)穩(wěn)步增長，針對(duì)性的功能化需求勢必是產(chǎn)業(yè)長期穩(wěn)定的增長點(diǎn)。

參考來源

劉亞雄，等：納米碳酸鈣在密封膠中的應(yīng)用研究，青州宇信鈣業(yè)股份有限公司

景亭，等：改性納米碳酸鈣用于硅酮膠擠出性研究，山西蘭花華明納米材料股份有限公司

潘熙寶，等：不同胺基硅烷偶聯(lián)劑在納米碳酸鈣改性中的應(yīng)用及其對(duì)硅酮膠性能的影響，連州市凱恩斯納米材料有限公司

尚夢，等：納米碳酸鈣的改性及其在硅酮膠中的應(yīng)用，廣東阜和實(shí)業(yè)有限公司