液態(tài)密封膠分層浮色影響因素探討

龐文武 陳炳耀 劉根生 何冬梅

液態(tài)密封膠目前廣泛地應(yīng)用于塑料管道密封、機(jī)械防漏、汽車(chē)維修等化工領(lǐng)域，因?yàn)樾詢r(jià)比高、粘接性好、性價(jià)比高、施工工藝簡(jiǎn)潔等先天優(yōu)勢(shì)，在膠粘劑市場(chǎng)上深受消費(fèi)者喜愛(ài)。液態(tài)密封膠目前工藝技術(shù)成熟、產(chǎn)能產(chǎn)量初具規(guī)模，但與此同時(shí)品墊片膠、高分子膠等同類(lèi)相似產(chǎn)品也在迅速發(fā)展，這些產(chǎn)品在性能與價(jià)格方面向液態(tài)密封膠提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能、降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)企業(yè)在液態(tài)密封膠的生產(chǎn)過(guò)程中加入大量的填料，這對(duì)液態(tài)密封膠長(zhǎng)期貯存不分層、浮色提出了更高的要求。相比于溶劑、氣相粉，填料比重大很容易沉降分層，如果填料使用量不合理，膠液在后期的運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)程中出現(xiàn)不同程度的分層和浮色，不僅影響產(chǎn)品開(kāi)罐效果，也給施工質(zhì)量帶來(lái)極大隱患。液態(tài)密封膠分層浮色影響因素探討尤為重要，本文通過(guò)對(duì)密封膠主要原料橡膠、填料、溶劑、偶聯(lián)劑等幾個(gè)逐一探索，在歷經(jīng)大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)合理的配方搭配，添加填料的液態(tài)密封膠綜合性能優(yōu)異、貯存性能良好。

一、試驗(yàn)部分

對(duì)環(huán)氧涂層鋼筋的試驗(yàn)研究主要包括粱端拔出試驗(yàn)、梁接頭試驗(yàn)和板接頭試驗(yàn)。

1.試驗(yàn)原料。丁腈橡膠（NBR3604），工業(yè)級(jí)，鎮(zhèn)江南帝化工有限公司；丁腈橡膠（N237H），工業(yè)級(jí)，中國(guó)石油化工股份有限公司大慶石化分公司；白炭黑（SiO2），工業(yè)級(jí)，新特能源股份有限公司；氣相白炭黑（TS530）、氣相白炭黑（LM一150），工業(yè)級(jí)，卡博特；酚醛樹(shù)脂（PF），工業(yè)級(jí)，美國(guó)圣來(lái)科特國(guó)際集團(tuán)；白陶土（Kaolin）、硫酸鋇（BaSO4）、碳酸鈣（CaCO3）、硅烷偶聯(lián)劑（KH一550）、丙酮（DMK）、120#溶劑油、碳酸二甲酯（DMC），乙酸仲丁酯（SBAC），均為市售工業(yè)級(jí)。

2.試驗(yàn)儀器。開(kāi)煉機(jī)，揚(yáng)州德瑞儀器設(shè)備有限公司；數(shù)顯式電熱恒溫干燥箱，上海滬越實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；攪拌機(jī)，無(wú)錫菲肯機(jī)械科技有限公司；比重杯，東莞?jìng)ミ_(dá)儀器公司。

3.試驗(yàn)制備。開(kāi)啟開(kāi)煉機(jī)，按照工藝量要求投入丁腈橡膠（NBR3604）進(jìn)行塑煉，塑煉之后在橡膠表層加入填料、酚醛樹(shù)脂（PF）和助劑進(jìn)行混煉；待上述材料混煉均勻后取下用容器盛裝，溫度降下來(lái)之后再用切片機(jī)將混煉膠切碎；接下來(lái)是將丙酮（DMK）、120#溶劑油、碳酸二甲酯（DMC），乙酸仲丁酯（SBAC）等溶助劑按工藝量投入攪拌釜中，開(kāi)機(jī)開(kāi)始攪拌，在攪拌的同時(shí)倒入上述混煉膠，直至膠片完全溶解均勻即可。

4.分層浮色性能檢測(cè)。在本次試驗(yàn)中，將制備好的液態(tài)密封膠樣品裝入密封的玻璃容器里面，放于恒溫鼓風(fēng)干燥烘箱中加速分層。一個(gè)月（30d）后將膠液取出，并提取玻璃容器底部30mm左右的膠液，用比重杯檢測(cè)其比重值P1，用P2來(lái)表示烘烤前的比重值。膠液分層浮色性能以字母φ表示，用P1與P2之差除以P2表示膠液分層程度。

二、結(jié)果與討論

1.橡膠影響。丁腈橡膠是液態(tài)密封膠生產(chǎn)中的主要原材料，其具有良好的耐油性和貯存穩(wěn)定性，是膠粘劑行業(yè)普遍適用的橡膠原料。本試驗(yàn)為了更好地驗(yàn)證丁腈橡膠對(duì)液態(tài)密封膠膠液分層浮色的影響，試驗(yàn)過(guò)程中保持其他條件不變的基礎(chǔ)上，分別選擇硬丁腈NBR3604和軟丁腈N237H作為密封膠的原料，并嘗試不同的比例搭配進(jìn)行數(shù)據(jù)比較。

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)液態(tài)密封膠中全部采用硬丁腈膠時(shí)，所制備的膠液底部有較厚的分層沉淀，沉淀分層部分已結(jié)塊，攪拌還是無(wú)法恢復(fù)均勻狀態(tài)，而增加軟丁腈膠用量時(shí)，膠液分層浮色問(wèn)題才得以逐漸的改善。由此我們可以得出結(jié)論，軟丁腈膠在改善和克服膠液分層浮色上比硬橡膠更有效，這是因?yàn)檐浂‰婺z和硬丁腈膠的相對(duì)分子質(zhì)量和分布不盡相同。相比于軟硬丁腈膠，硬丁腈膠子分子質(zhì)量分布較寬，長(zhǎng)期貯存后出現(xiàn)分層浮色就是分子質(zhì)量低的部分從基體中逐漸分離出來(lái)的結(jié)果。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，我們還要結(jié)合生產(chǎn)成本方面的考慮，軟丁腈膠雖然貯存穩(wěn)定，但是原料價(jià)格比較高。結(jié)合上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)，筆者建議液態(tài)密封膠生產(chǎn)過(guò)程中采用軟、硬丁腈膠搭配使用，性價(jià)比更高，搭配值以硬丁腈膠/軟丁腈膠=7/3為宜。

2.填料的影響。液態(tài)密封膠生產(chǎn)過(guò)程中，常添加部分填料以增強(qiáng)涂層強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本。目前液態(tài)密封膠常用的填料有Kaolin、BaSO4、CaCO3和SiO2，顏填料的運(yùn)用明顯降低了密封膠料液的穩(wěn)定性，給工程施工和品質(zhì)性能帶來(lái)隱患。在其他條件不變的前提下，研究不同填料對(duì)密封膠抗沉降性能的影響。

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，生產(chǎn)時(shí)不添加填料的液態(tài)密封膠，膠液自始至終不會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象。添加填料Kaolin時(shí)，底部有輕微沉淀，輕微攪拌即可恢復(fù)均勻狀態(tài)；添加填料BaSO4時(shí)，有較厚的沉淀，攪拌時(shí)下層有明顯的阻力；添加填料CaCO3n時(shí)，底部有輕微沉淀，沉淀松軟，攪拌后可重新恢復(fù)均勻狀態(tài)；添加填料SiO2時(shí)，底部有輕微沉淀，攪拌時(shí)料液均勻。綜上試驗(yàn)結(jié)果可以得出，不同填料對(duì)膠液分層的影響表現(xiàn)在比重越大，膠液越容易分層。比重值最大的填料BaSO4，膠液分層最為顯著，底部沉降部分明顯結(jié)塊；添加比重值相當(dāng)?shù)腒aolin和CaCO3兩個(gè)顏料，膠液都只是輕微的分層，攪拌即可恢復(fù)均勻狀態(tài)，不影響產(chǎn)品正常使用；最后的SiO2是最好填料品種，適當(dāng)?shù)奶砑覵iO2填料，可以用更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的生產(chǎn)成本，制備出同等產(chǎn)品性能的液態(tài)密封膠。

3.溶劑的影響。溶劑是膠粘劑生產(chǎn)過(guò)程中的主要分散介質(zhì)，液態(tài)密封膠的生產(chǎn)制備有賴于有機(jī)溶劑的溶解，通過(guò)攪拌和溶解將樹(shù)脂、橡膠、顏填料等原材料均勻混合。液態(tài)密封膠的生產(chǎn)中，不僅需要考慮生產(chǎn)成本，還需要綜合考量環(huán)保、工藝等要求，DMK、120#溶劑油、DMC、SBAC等溶劑是密封膠生產(chǎn)中常用的分散介質(zhì)，這些溶劑具有良好的溶解性、干燥速度快、危害小等環(huán)保實(shí)用性能。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)過(guò)程中的反復(fù)驗(yàn)證和比較，其實(shí)這些溶劑對(duì)液態(tài)密封膠的分層浮色影響都很小，基本可以忽略不計(jì)。所以在提高分層性能方面，我們?nèi)軇┻x擇方面沒(méi)有什么特別要求，只要能夠保證其對(duì)丁腈橡膠具有良好的溶解力，所制備的膠液就一定是均勻的。

4.偶聯(lián)劑的影響。經(jīng)過(guò)大量比對(duì)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，適量的偶聯(lián)劑添加可以顯著提高液態(tài)密封膠的貯存穩(wěn)定性。為了進(jìn)一步展現(xiàn)出偶聯(lián)劑對(duì)液態(tài)密封膠分層浮色的影響過(guò)程，試驗(yàn)中在其他條件不變的前提下，選擇添加不同分量的KH一550作為改性劑。

通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，我們可以看出：開(kāi)始時(shí)偶聯(lián)劑添加越多分層值越小，但也不是偶聯(lián)劑加的越多分層值就一定越好。當(dāng)W（KH一550）=2%時(shí)，分層值表現(xiàn)是最好的，但是如果繼續(xù)添加偶聯(lián)劑，不僅不能減少沉降值，反而會(huì)影響到最佳的沉降效果。偶聯(lián)劑的基團(tuán)能不僅能與密封膠中有機(jī)分子形成很好的親合力，同時(shí)與無(wú)機(jī)填料表面的化學(xué)基團(tuán)形成牢固的化學(xué)鍵，這是偶聯(lián)劑兩性分子結(jié)構(gòu)的必然結(jié)果。液態(tài)密封膠生產(chǎn)配方中適當(dāng)?shù)募尤肱悸?lián)劑可以將橡膠分子等與填料粒子牢固地結(jié)合起來(lái)，膠液具有更好的貯存穩(wěn)定性能，減少分層浮色質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。

三、結(jié)語(yǔ)

優(yōu)異穩(wěn)定的產(chǎn)品品質(zhì)，是每一個(gè)產(chǎn)品源源發(fā)展的活力。密封膠分層、浮色問(wèn)題不僅是影響產(chǎn)品開(kāi)罐效果，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量也很難保障，無(wú)限消耗著消費(fèi)者的信心。徹底有效地解決液態(tài)密封膠分層浮色問(wèn)題一方面要從丁腈橡膠入手，選擇合理的NBR3604和N237H搭配比例，既兼顧了產(chǎn)品性能也合理控制成本；另一方面，填料是膠液分層浮色的主要因素，高檔層次的膠液盡量少用顏填料，中低層次密封膠，選擇CaCO3與TS530搭配使用，所制膠液綜合性能較好。

（作者單位：廣東三和化工科技有限公司 廣東順德三和化工有限公司）