硅酮膠是目前玻璃幕墻建筑的主要結(jié)構(gòu)粘接和密封材料，納米碳酸鈣可以在一定程度上替代白炭黑用于填充硅酮膠，是硅酮膠的主要生產(chǎn)原料，納米碳酸鈣作為硅酮膠的填充劑、增強(qiáng)劑，可以大大地降低制品的成本，改善制品的加工性能，極大地提高膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等力學(xué)性能，通過(guò)對(duì)納米碳酸鈣晶型、粒徑及表面處理的控制，從而使制品獲得優(yōu)良的觸變性能和抗流掛性能。
1、硅酮膠用納米碳酸鈣質(zhì)量指標(biāo)要求
（1）晶型
納米碳酸鈣的晶型應(yīng)與硅酮膠的生產(chǎn)配方、制品的加工技術(shù)及設(shè)備條件相適應(yīng)，一般地講，立方體、菱形六面體、立方體部分呈鏈鎖狀晶型的適應(yīng)性比較廣泛。
（2）粒徑
中性密封膠填充的納米碳酸鈣主要有兩種：粒徑分別在40-60nm和80-120nm。根據(jù)硅酮膠產(chǎn)品的性能要求，兩種納米碳酸鈣產(chǎn)品可進(jìn)行混合級(jí)配使用，質(zhì)量比為1:1；或用粒徑較細(xì)的納米碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣（<10μm）級(jí)配。
在實(shí)際應(yīng)用中，40-60nm納米碳酸鈣產(chǎn)品表現(xiàn)出較為明顯的補(bǔ)強(qiáng)和拉伸性能。但由于產(chǎn)品粒徑較小，且二次粒子團(tuán)聚嚴(yán)重，破碎解聚效果不好，容易在硅酮膠制品中出現(xiàn)外觀不光亮，甚至有細(xì)小顆粒的情況，致使部分硅酮膠企業(yè)不得不采用兩輥研磨設(shè)備進(jìn)行研磨。
80-120nm納米碳酸鈣產(chǎn)品則具有較好的分散加工性能，不需要兩輥研磨，具有良好的外觀性能，制品表面較為光亮，該產(chǎn)品表觀密度較?。?.6～0.7g/cm3），因此能降低硅酮膠制品的密度，從而降低成本。
（3）團(tuán)聚粒徑
為確保納米碳酸鈣對(duì)硅酮膠填充的補(bǔ)強(qiáng)性和拉伸性能，在納米碳酸鈣制備過(guò)程中石灰乳碳酸化工序一般控制晶體一次粒徑在40-60nm或60-80nm。但隨著晶體一次粒徑減小，產(chǎn)品比表面積和表面能增大，干燥后粉體的二次粒子粒徑增大。
粉體顆粒的這種緊密團(tuán)聚也稱為凝聚或硬團(tuán)聚，分散、解聚都相對(duì)困難。在硅酮膠捏合過(guò)程中無(wú)法分散該硬團(tuán)聚顆粒，只能通過(guò)一次或多次研磨將其分散，勢(shì)必增加制造的成本。在使用過(guò)程中兩輥研磨機(jī)也很難分散這種“硬團(tuán)聚體”，當(dāng)顆粒數(shù)量足夠多時(shí)，硅酮膠制品表面就容易出現(xiàn)明顯大顆粒或“麻面”、“霧面”等不良現(xiàn)象。
（4）水分
納米碳酸鈣水分（硅酮膠企業(yè)以揮發(fā)分為準(zhǔn)）較高，使碳酸鈣顆粒表面的羥基增多，其聚集體呈相互凝聚的傾向，在液相聚硅烷作用下形成三維網(wǎng)絡(luò)，可使膠料的黏度增大，并在基料上形成1-3mm顆粒，造成混煉時(shí)間延長(zhǎng)。對(duì)此可通過(guò)研磨或篩網(wǎng)過(guò)濾進(jìn)行處理，但研磨過(guò)程中多采用敞開(kāi)式，因此該團(tuán)粒中水分未能及時(shí)脫出，只能研磨變小，而采用122-200μm篩網(wǎng)對(duì)基料進(jìn)行過(guò)濾處理較為可行。
（5）pH值
pH值越低越好，碳酸鈣返堿是輕鈣生產(chǎn)中較常見(jiàn)的現(xiàn)象，存在的堿會(huì)與膠料中的酸性成分生成水，水很容易使硅氧烷水解產(chǎn)生無(wú)機(jī)顆粒，由此在膠料中形成密布的微小顆粒，并導(dǎo)致膠體穩(wěn)定性下降，出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，從而影響制品的表面性能。
（6）表面處理
納米碳酸鈣改性效果的好壞將影響其顆粒對(duì)膠體的摻合作用，影響膠體的觸變性，改性效果好將使納米碳酸鈣在聚合物中具有良好的親和性，同時(shí)，也使應(yīng)用納米碳酸鈣作填充劑的密封膠具有觸變性能。
納米碳酸鈣表面包覆處理劑不足時(shí)，碳酸鈣很難與硅酮膠相容，會(huì)出現(xiàn)分散困難、混煉時(shí)難“吃粉”、捏合時(shí)間延長(zhǎng)等問(wèn)題。即使充分混合后，由于碳酸鈣表面缺乏足夠有機(jī)物表面活性劑包覆，碳酸鈣表面存在較多的羥基，這些基團(tuán)能與液相硅橡膠分子鏈中的Si-O鍵形成氫鍵（物理吸附）。其結(jié)果將會(huì)產(chǎn)生兩種不同的作用：一方面，導(dǎo)致硫化后膠料體系內(nèi)聚力提高；另一方面，在體系內(nèi)部產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化現(xiàn)象，導(dǎo)致膠料的貯存穩(wěn)定性下降。
納米碳酸鈣表面處理劑過(guò)量，同樣會(huì)對(duì)硅酮膠的生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。當(dāng)碳酸鈣表面處理劑包覆過(guò)量時(shí)，其有機(jī)基團(tuán)數(shù)量明顯增多（尤其以有機(jī)雜合物為主要表面處理劑的納米碳酸鈣產(chǎn)品更為明顯），硅烷偶聯(lián)劑中的部分基團(tuán)會(huì)與碳酸鈣表面活性劑分子中有機(jī)基團(tuán)鍵合，從而影響對(duì)施工界面黏粘的性能。另一方面，還會(huì)使碳酸鈣顆粒表面直接與硅酮膠體系氫鍵結(jié)合的幾率減少，進(jìn)而導(dǎo)致固化后的硅酮膠制品模量較低。
此外，表面處理劑中的短鏈有機(jī)物易揮發(fā)，當(dāng)包覆過(guò)量時(shí)，產(chǎn)品的揮發(fā)分會(huì)升高，使硅酮膠真空捏合過(guò)程中抽出的低沸點(diǎn)有機(jī)物增加。
（7）吸油值
吸油值是密封膠專用碳酸鈣的一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，是影響碳酸鈣在膠中浸潤(rùn)性的因素。配膠后可發(fā)現(xiàn)，碳酸鈣吸油值較高時(shí)膠的觸變性和各種力學(xué)性能均比較理想，但膠的粘性大，不易調(diào)整。
（8）比表面積
膠粘劑和密封膠中對(duì)納米碳酸鈣的比表面積以20-25m2/g為最佳，可以獲得最理想的抗坍落度和可擠壓性。當(dāng)比表面積過(guò)大時(shí)，密封膠的可擠壓性顯得較差，抗拉力性隨著比表面積的增加而增大，但分散性能卻下降，因此，納米碳酸鈣應(yīng)用于膠粘劑和密封膠中時(shí)，追求比較適中的比表面積。
（9）篩余物
篩余物應(yīng)小于0.15%（45μm篩），篩余物過(guò)高是制品產(chǎn)生表面顆粒的主要原因。
▼粘膠劑、密封膠工業(yè)用納米碳酸鈣技術(shù)指標(biāo)要求
2、硅酮膠專用碳酸鈣性能指標(biāo)控制
（1）pH的有效控制
通常以CaO含量為主要指標(biāo)選擇石灰石，考慮到碳酸鈣產(chǎn)品的白度，一般選用雜石較少、沒(méi)有山泥和砂石的石灰石，或者在入窯前對(duì)石灰石進(jìn)行清洗。
為確保碳酸鈣產(chǎn)品pH控制在9.0以下，高溫消化（95℃）工藝非常必要。規(guī)模化連續(xù)生產(chǎn)一般采用預(yù)熱消化用水的方式，提高消化水溫度達(dá)50～60℃。
▼碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程中可利用的余熱
（2）粒徑、晶形、比表面積的控制
碳酸化過(guò)程是控制碳酸鈣產(chǎn)品性能的關(guān)鍵步驟。碳酸化過(guò)程對(duì)結(jié)晶大小、晶形和結(jié)晶完整度、比表面積、分散性能以及粒徑分布均有很大影響。
碳酸化條件控制總的原則是，保證反應(yīng)參數(shù)的一致性和穩(wěn)定性，應(yīng)根據(jù)自身工藝和設(shè)備的特點(diǎn)，充分保證體系中反應(yīng)均化性高。一般可采用改善氣體分布、強(qiáng)化氣泥混合體系的循環(huán)以及對(duì)該體系進(jìn)行高速剪切分散等手段，有效地改善產(chǎn)品質(zhì)量。
（3）強(qiáng)化表面處理，提高加工適用性能
目前，中國(guó)碳酸鈣表面處理主要采用高溫和常溫活化兩種方式，從理論上分析同等條件下高溫活化吸附更有效更完全，碳酸鈣產(chǎn)品表面有機(jī)物包覆更完整，其缺點(diǎn)是能耗較高。表面活性劑的選擇對(duì)產(chǎn)品性能也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，一般多以硬脂酸皂化后進(jìn)行處理。較為傳統(tǒng)穩(wěn)定。也可以采用二次包覆處理，即對(duì)已表面處理的產(chǎn)品進(jìn)行二次干法活化處理，其主要效果是表面處理完全，產(chǎn)品中的水分含量更低；其次可通過(guò)二次包覆處理，改善粉體的一些物性參數(shù)，如提高產(chǎn)品表觀密度，可縮短硅酮膠混料捏合時(shí)間，粉體在硅酮膠體系中更容易分散。高速攪拌對(duì)活化效率和效果都具有非常明顯的作用，高剪切、高分散的活化技術(shù)將成為主導(dǎo)技術(shù)，目前的攪拌設(shè)備完全可以實(shí)現(xiàn)以直聯(lián)方式傳動(dòng)的960r/min的轉(zhuǎn)速。
（4）加強(qiáng)干燥解聚和分級(jí)以控制碳酸鈣粉體二次粒徑
根據(jù)硅酮膠企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況看，納米碳酸鈣產(chǎn)品的二次粒徑應(yīng)控制在D90<10μm為宜，當(dāng)D90<20μm時(shí)硅酮膠制品表面（未研磨條件下）會(huì)出現(xiàn)少量細(xì)小顆粒，當(dāng)D90<30μm時(shí)硅酮膠制品表面（未研磨條件下）會(huì)出現(xiàn)較多細(xì)小顆粒和少量大顆粒，一般會(huì)采取研磨手段進(jìn)行處理。如納米碳酸鈣粒度能達(dá)到D90<4μm且其他參數(shù)理想，則該產(chǎn)品較為優(yōu)秀。
納米碳酸鈣產(chǎn)品在建筑用硅酮膠中的應(yīng)用性能正在逐步提高完善，同時(shí)硅酮膠行業(yè)對(duì)納米碳酸鈣產(chǎn)品也提出越來(lái)越高的要求。一個(gè)良好的產(chǎn)品必須是市場(chǎng)所接受的產(chǎn)品，首先它必須質(zhì)量穩(wěn)定，各種質(zhì)量指標(biāo)波動(dòng)較?。黄浯嗡仨毦邆淞己玫难a(bǔ)強(qiáng)拉伸性能和卓越的加工性能及外觀；另外其成本應(yīng)較為合理，能創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。
來(lái)源：納米碳酸鈣的應(yīng)用技術(shù)，作者：顏鑫等；納米碳酸鈣在建筑用硅酮密封膠中的應(yīng)用，作者：肖品東等
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)
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