聚氨酯密封胶的硫化是通过空气中的水分引发的,水分含量对聚氨酯密封胶固化速度有很大的影响,因此聚氨酯密封胶中的含水率控制对其加工过程、存储过程以及施工过程具有非常重要的意义。表干时间是评价聚氨酯密封胶的表面干燥性能(即聚氨酯密封胶的固化速度)的手段之一。表3-3为聚氨酯密封胶的含水率及对应的表干时间。从表中可以看出,复合填料配比对聚氨酯密封胶的含水率影响不大,均在正常范围内。聚氨酯密封胶的表干时间也基本没有变化,说明复合填料配比对聚氨酯密封胶的固化速度无明显影响。
图3-8 C a)为复合填料配比对聚氨酯密封胶拉伸力学性能的影响。从图中可以看出,复合填料中改性硅灰石比例从0增大到100%时,材料的拉伸强度从1.7 MPa增大到2.5MPa,增大了47%;断裂伸长率从138.3%下降到87.7,降低了59%。
图(b)为复合填料配比对聚氨酯密封胶的粘接力学性能的影响。从图中可以看出,随着复合填料中改性硅灰石比例的增加,聚氨酯密封胶的粘接强度和抗位移能力均表现出下降的趋势,改性硅灰石比例从0增大到100%时,粘接强度从5.1 MPa下降到4.4 MPa,抗位移能力从45%下降到14.0%,这可能是因为硅灰石纤维的聚集体在拉伸过程中容易破坏,产生较多碎片,导致粘接性能的下降。
表3-4为复合填料配比对聚氨酯密封胶度及其硬度的影响。复合填料的配比对聚氨酯密封胶度影响不大,但随着改性硅灰石比例从0增加到100,聚氨酯密封胶的硬度从42度增大到53度。
与其他有机聚合物相比,硅橡胶本身就具有一定的阻燃性能,所以本论文重点对材料第一次、第二次有焰燃烧时间进行考察。第一次点燃过程中,硅橡胶已经产生了高温分解,分解产物中包含的可燃小分子从材料内部向表面迁移,在第二次点燃过程中起到助燃作用。表3-5为聚氨酯密封胶的垂直燃烧及氧指数测试结果。从表中可以看出,随着复合填料中改性硅灰石比例从0增大到100,所有聚氨酯密封胶样品均未达到相应的阻燃等级,氧指数从32.9%下降到30.4%,第一次有焰燃烧时间从3s增加到30 s以上,表明硅灰石对聚氨酯密封胶的阻燃性能略有损害。
图3-9为氧指数测试后残余物的形貌图。从图中可以看出,在燃烧过程中,材料表面会覆盖一层轻质疏松的白色物质,这是聚氨酯密封胶基体在燃烧过程中分解生成的SiOz当复合填料中不含改性硅灰石时(图3-9 a),燃烧后的残余物由于自身重力而出现了破裂以及较大程度的变形,随着改性硅灰石比例的增加,燃烧后的残余物完整性提高,表明与纳米碳酸钙相比,改性硅灰石在燃烧过程中能够提供给材料相应的形状保持以及自支撑能力,这可能得益于硅灰石的针状形貌、高温稳定性以及高机械强度,起到了类似“骨架”的支撑作用。
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