納米碳酸鈣作為一種無機(jī)超細(xì)填料，常通過物理填充的方式應(yīng)用于硅酮密封膠配方中，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。但是，無機(jī)超細(xì)粒子具有親水性，需要通過表面處理來改善其與硅酮密封膠的相容性，改善其在膠體中的分散性和穩(wěn)定性，從而提高硅酮密封膠產(chǎn)品的粘結(jié)性能和力學(xué)性能。
硅烷偶聯(lián)劑是一種常見的表面處理劑，廣泛應(yīng)用于滑石粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂等無機(jī)粉體的表面包覆改性，具有良好的應(yīng)用效果。但是，由于碳酸鈣表面羥基數(shù)目較少，通常呈弱堿性，所以硅烷偶聯(lián)劑在碳酸鈣表面結(jié)合較差，以至于應(yīng)用性能改善效果微弱。
潘熙寶等對經(jīng)過特殊預(yù)處理的納米碳酸鈣采用不同胺基硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性，并考察改性后的納米碳酸鈣對密封膠流變性能、力學(xué)性能和耐水粘結(jié)性能的影響。
1、納米碳酸鈣改性處理
預(yù)處理：將納米碳酸鈣懸浮液置于反應(yīng)釜中，在70℃時加入3.0%（以碳酸鈣干基計(jì)）硬脂酸進(jìn)行表面改性30min；然后，繼續(xù)加入0.5%（以碳酸鈣干基計(jì)）磷酸酯進(jìn)行改性30min，最后將改性完后的半成品進(jìn)行壓濾、烘干；當(dāng)水分烘干至0.8%時，將樣品進(jìn)行粉碎、過篩。
偶聯(lián)劑改性：將預(yù)處理所得的納米碳酸鈣利用不同胺基硅烷偶聯(lián)劑改性（γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550、N-（γ-二甲氨丙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷YC-621、新型受阻三胺基硅烷QX-618）進(jìn)行干法改性，最后再經(jīng)粉碎過篩，得到活性納米碳酸鈣。經(jīng)過不同胺基硅烷偶聯(lián)劑改性后，樣品BET比表面積略微下降，但粒子粒徑?jīng)]有明顯變化，且粒子分散情況良好，也可能與樣品的二次粉碎解聚有關(guān)。
由于普通納米碳酸鈣表面呈弱堿性，且表面羥基含量較低，常規(guī)的處理工藝難以使得硅烷偶聯(lián)劑在碳酸鈣表面形成良好的化學(xué)包覆改性。在納米碳酸鈣的預(yù)處理工藝中添加了磷酸酯，一方面可以有效降低產(chǎn)品的pH值，提供適宜的反應(yīng)環(huán)境；另一方面磷酸酯基團(tuán)還可以作為與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)的活位點(diǎn)，在烘干過程中嚴(yán)格控制其水分在一定合理的范圍，通過這種方式可以有效地將硅烷偶聯(lián)劑通過水解-縮聚的化學(xué)作用包覆在納米碳酸鈣表面。
以γ-氨丙基三乙氧基硅烷為例，其在預(yù)處理的碳酸鈣表面改性機(jī)理如下圖所示。
2、不同胺基硅烷偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣對硅酮密封膠性能的影響
?。?）經(jīng)過胺基硅烷偶聯(lián)劑干法改性的樣品，基料黏度均有增大的趨勢；而且隨著胺基官能團(tuán)數(shù)量的增加，基料黏度和觸變指數(shù)也呈遞增的趨勢，基料擠出率隨之下降（用時增加）。
?。?）經(jīng)過不同胺基硅烷偶聯(lián)劑改性后，對應(yīng)的硅酮密封膠力學(xué)性能和粘結(jié)性能均有所改善，尤其是伸長率提升明顯。在粒徑相同的情況下，力學(xué)性能的提升主要是緣于納米碳酸鈣粒子在107膠體系的良好分散以及無機(jī)-有機(jī)界面粘合力的改善。N-（γ-二甲氨丙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和新型受阻三胺基硅烷改性的納米碳酸鈣制得的硅酮密封膠粘結(jié)效果要明顯優(yōu)于γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性的納米碳酸鈣制得的硅酮密封膠，說明胺基數(shù)量在一定程度上對改性效果起著關(guān)鍵性的作用。
（3）隨著改性劑中活性胺基數(shù)量的增加，硅酮膠耐水性能表現(xiàn)也更為出色。
資料來源：《潘熙寶,杜年軍,顏干才,等.不同胺基硅烷偶聯(lián)劑在納米碳酸鈣改性中的應(yīng)用及其對硅酮膠性能的影響[J].中國建筑防水,2021(06):18-21+30》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
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