补强填料是聚氨酯密封胶配方中的关键添加成分,用于提升其物理性能,尤其是茹弹性。填料的加人会改变未固化体系的流变特性,进而影响其挤出速率、稠度、施工便利性及加工性能。此外,填料还会对固化后聚氨酯密封胶的力学性能产生影响,如硬度、模量、断裂伸长率和拉伸强度等。根据增强效果的不同,填料可分为增强型、半增强型和非增强型三类,这三类填料的特征与作用如表所示。
增强填料是指能够显著提高材料机械性能的细颗粒物质,其粒径通常小于50 nm,比表面积在150-300 m2/g之间,例如气相二氧化硅和沉淀二氧化硅。这类填料可有效提升聚氨酯密封胶的拉伸强度、硬度和抗下垂性。非增强填料与硅酮基体的相互作用较弱,主要功能是调节体系流动性并降低原材料成本,如研磨碳酸钙和石英粉(粒径一般大于500 nm)。半增强填料则介于两者之间,既具有一定的增强效果,又不会过度增加体系茹度,例如经脂肪酸表面处理的沉淀碳酸钙和滑石粉。在聚氨酯密封胶配方中,常采用增强型与非增强型填料复配使用的方式。填料的比表面积、表面能、微观结构、密度以及表面反应性基团数量等因素,均会影响其与硅橡胶网络的相互作用,从而对聚氨酯密封胶的力学性能产生调控作用。目前,研究最为广泛的两种填料是二氧化硅和碳酸钙。
二氧化硅的选择与表面改性对聚氨酯密封胶的性能具有重要影响。目前二氧化硅的制备方法主要包括气相法(气相二氧化硅)和沉淀法(沉淀二氧化硅)两种类型。气相二氧化硅因比表面积大(130480 m2/g) ,纯度高,具有优异的增强作用,但其成本较高;沉淀二氧化硅虽价格较低,但颗粒较大、表面经基含量多、易团聚,导致增强效果相对较弱。二氧化硅的增强机理源于其表面硅醇基团与硅橡胶聚合物链之间形成的交联网络结构,可显著提升聚氨酯密封胶的拉伸强度、硬度等力学性能。研究显示,当比表面积为150200 m飞的气相二氧化硅添加量约为10%时,聚氨酯密封胶可获得较为理想的综合性能。
气相二氧化硅的特性直接影响聚氨酯密封胶的加工性能与耐久性。增大比表面积有助于提高拉伸强度与硬度,但过量添加二氧化硅会导致体系茹度上升、挤出性下降。经烘烤脱水处理后,气相二氧化硅可显著延长聚氨酯密封胶的储存寿命圆。此外,引人纳米二氧化硅还有助于提升聚氨酯密封胶的抗紫外线老化性能。为控制成本并拓宽其应用范围,可对沉淀二氧化硅进行超细粉碎、表面疏水化及高分散性改性。通过改性处理,沉淀二氧化硅的粒径可降低至微米甚至亚微米级别,其分散性与增强效果可接近气相二氧化硅,这类改性产品已逐步在中低端聚氨酯密封胶中得到应用。http://www.sdyuantai.net/