碳酸钙对密封胶“触变性”的影响

触变性是密封胶的重要性能之一，多数膏体密封胶在易于搅拌的同时，往往伴随着施工流坠的困扰，尤其是在建筑立体结构或仰面作业时，密封胶容易受重力作用而从构件流出，不仅污染了基材，也造成胶体的浪费。

触变性良好的密封胶，类似牙膏，在施胶时容易挤出，经过修整后能填满胶缝，并停留在胶缝里，不流挂或流淌，保持外观整洁与美观。总体来看，触变性好的密封胶能够加速施工进程，对提高劳动效率，减少施工工期有明显的良好效果。

什么是触变性?

触变性，是指胶体在一定的剪切速率作用下，其剪应力随时间延长而减小的特性。

具体表现为：

①使用搅动时，胶体粘度下降，便于搅拌和施工;

②施胶后，胶体粘度增大，具有良好的塑形效果，不易流淌。

通常触变性的形成主要存在以下三种方式：

1、通过形成氢键而起作用，也是最常见的方式。

该类触变剂通常为气相二氧化硅，气相二氧化硅分为单个未受干扰的自由粒子和以多个粒子连接在一起的聚集态。由于二氧化硅表面含有大量的-Si-OH，大部分通过形成氢键以聚集态的方式存在，硅羟基的键合在油性体系中极易形成三维的网状结构，这种结构在剪切力作用下破坏，表现为粘度下降，体系恢复良好的流动性;当剪切力消除后三维结构会自行恢复粘度上升。

2、填料与表面改性剂的相互作用。

表面改性剂除提供化学能帮助填料分散外，通过极性基团之间的相互作用形成凝胶结构。而填料表面上的烃链通过其较强的溶剂化能力而使得体系增稠并产生触变效应，在外力作用下，此结构破坏的同时粘度降低，而外力消除则恢复原来的粘度和结构。

3、通过分散、活化，被溶胀的长链相互缠绕而具有触变性。

该类常见的触变剂为聚酰胺蜡、蓖麻油衍生物等，其通过大分子链之间的相互缠绕形成网状结构而具有触变性。受剪切时，缠绕的分子链被拉开，粘度降低;当剪切停止时，大分子链又重新缠绕而致粘度上升。由于这种新缠绕的过程相对缓慢，因此粘度恢复的速度也较慢，有较长时间给予湿膜流动和流平，但又不会导致流挂失控。通常一个体系的触变性往往是通过以上多种因素共同作用而成。

同理，触变性在建筑硅酮密封胶中也具有非常重要的作用，它直接影响到其施工性能。良好的施工性能，在提高工作效率的同时，也给施工工人带来了美好的工作体验。

硅酮密封胶是以线性聚有机硅氧烷为基础聚合物，通过添加补强粉体、偶联剂、交联剂、催化剂等各种助剂混合制备而成，与空气中的湿气接触后，在室温下交联固化成弹性体。其中填料质量占比适配(约50-60%)，有利于硅酮密封胶触变性的初步调节。

硅酮密封胶行业内最普遍使用的补强填料为改性碳酸钙，根据颗粒大小，分为纳米碳酸钙和重钙。本文通过分别添加相同质量分数的块状纳米碳酸钙、类球形纳米碳酸钙及重钙作为补强填料(表面形貌见图1)，探索其对硅酮密封胶触变性的影响。触变性在行业内通常采用下垂度和挤出性来衡量，实验结果如表1。

图1 块状纳米碳酸钙(左)、类球形纳米碳酸钙(中)及重钙(右)电镜图

表1 不同类型碳酸钙对硅酮密封胶下垂度和挤出性的影响

其中：下垂度测试标准参考：《GB/T 13477.6-2002建筑密封材料试验方法第6部分:流动性的测定》;挤出性测试标准参考：GB/T 16776-2005《建筑用硅酮结构密封胶》。

从表1可以看出，只有类球形纳米碳酸钙的下垂度及挤出性同时满足国标要求，其中下垂度：块状纳米碳酸钙<类球形纳米碳酸钙<重钙;塑形性：块状纳米碳酸钙>类球形纳米碳酸钙>重钙。这主要是因为块状纳米碳酸钙的径厚比大于类球形，块状纳米碳酸钙之间的搭接为面与面的桥接，类球形纳米碳酸钙之间的搭接为点对点的接触，以填料为作用位点，在表面改性剂相互作用下，分子间的作用力骤升，表现为塑形性；同理破坏该结构的作用力也更大，表现为块状纳米碳酸钙的挤出性<类球形纳米碳酸钙<重钙。由此可知，块状纳米碳酸钙在塑性效果优良的情况下，同时也伴随着增稠现象。

因此一款性能优良的硅酮密封胶，往往需要从各个角度去平衡各项性能，根据客户的需求，设计出性能优异的产品。