液態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

液態密封膠目前廣泛地應用于塑料管道密封、機械防漏、汽車維修等化工領域，因為性價比高、粘接性好、性價比高、施工工藝簡潔等先天優勢，在膠粘劑市場上深受消費者喜愛。液態密封膠目前工藝技術成熟、產能產量初具規模，但與此同時品墊片膠、高分子膠等同類相似產品也在迅速發展，這些產品在性能與價格方面向液態密封膠提出嚴峻的挑戰。為了進一步提高產品性能、降低生產成本，生產企業在液態密封膠的生產過程中加入大量的填料，這對液態密封膠長期貯存不分層、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，膠液在后期的運輸、儲存過程中出現不同程度的分層和浮色，不僅影響產品開罐效果，也給施工質量帶來極大隱患。液態密封膠分層浮色影響因素探討尤為重要，本文通過對密封膠主要原料橡膠、填料、溶劑、偶聯劑等幾個逐一探索，在歷經大量試驗發現經過合理的配方搭配，添加填料的液態密封膠綜合性能優異、貯存性能良好。

一、試驗部分

對環氧涂層鋼筋的試驗研究主要包括粱端拔出試驗、梁接頭試驗和板接頭試驗。

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

2.試驗儀器。開煉機，揚州德瑞儀器設備有限公司；數顯式電熱恒溫干燥箱，上海滬越實驗儀器有限公司；攪拌機，無錫菲肯機械科技有限公司；比重杯，東莞偉達儀器公司。

3.試驗制備。開啟開煉機，按照工藝量要求投入丁腈橡膠（NBR3604）進行塑煉，塑煉之后在橡膠表層加入填料、酚醛樹脂（PF）和助劑進行混煉；待上述材料混煉均勻后取下用容器盛裝，溫度降下來之后再用切片機將混煉膠切碎；接下來是將丙酮（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，開機開始攪拌，在攪拌的同時倒入上述混煉膠，直至膠片完全溶解均勻即可。

4.分層浮色性能檢測。在本次試驗中，將制備好的液態密封膠樣品裝入密封的玻璃容器里面，放于恒溫鼓風干燥烘箱中加速分層。一個月（30d）后將膠液取出，并提取玻璃容器底部30mm左右的膠液，用比重杯檢測其比重值P1，用P2來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、結果與討論

1.橡膠影響。丁腈橡膠是液態密封膠生產中的主要原材料，其具有良好的耐油性和貯存穩定性，是膠粘劑行業普遍適用的橡膠原料。本試驗為了更好地驗證丁腈橡膠對液態密封膠膠液分層浮色的影響，試驗過程中保持其他條件不變的基礎上，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行數據比較。

由實驗數據可以看出，當液態密封膠中全部采用硬丁腈膠時，所制備的膠液底部有較厚的分層沉淀，沉淀分層部分已結塊，攪拌還是無法恢復均勻狀態，而增加軟丁腈膠用量時，膠液分層浮色問題才得以逐漸的改善。由此我們可以得出結論，軟丁腈膠在改善和克服膠液分層浮色上比硬橡膠更有效，這是因為軟丁腈膠和硬丁腈膠的相對分子質量和分布不盡相同。相比于軟硬丁腈膠，硬丁腈膠子分子質量分布較寬，長期貯存后出現分層浮色就是分子質量低的部分從基體中逐漸分離出來的結果。實際生產過程中，我們還要結合生產成本方面的考慮，軟丁腈膠雖然貯存穩定，但是原料價格比較高。結合上述試驗數據，筆者建議液態密封膠生產過程中采用軟、硬丁腈膠搭配使用，性價比更高，搭配值以硬丁腈膠/軟丁腈膠=7/3為宜。

2.填料的影響。液態密封膠生產過程中，常添加部分填料以增強涂層強度，降低生產成本。目前液態密封膠常用的填料有Kaolin、BaSO4、CaCO3和SiO2，顏填料的運用明顯降低了密封膠料液的穩定性，給工程施工和品質性能帶來隱患。在其他條件不變的前提下，研究不同填料對密封膠抗沉降性能的影響。

從實驗數據中可以看出，生產時不添加填料的液態密封膠，膠液自始至終不會出現分層現象。添加填料Kaolin時，底部有輕微沉淀，輕微攪拌即可恢復均勻狀態；添加填料BaSO4時，有較厚的沉淀，攪拌時下層有明顯的阻力；添加填料CaCO3n時，底部有輕微沉淀，沉淀松軟，攪拌后可重新恢復均勻狀態；添加填料SiO2時，底部有輕微沉淀，攪拌時料液均勻。綜上試驗結果可以得出，不同填料對膠液分層的影響表現在比重越大，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塊；添加比重值相當的Kaolin和CaCO3兩個顏料，膠液都只是輕微的分層，攪拌即可恢復均勻狀態，不影響產品正常使用；最后的SiO2是最好填料品種，適當的添加SiO2填料，可以用更加經濟實惠的生產成本，制備出同等產品性能的液態密封膠。

3.溶劑的影響。溶劑是膠粘劑生產過程中的主要分散介質，液態密封膠的生產制備有賴于有機溶劑的溶解，通過攪拌和溶解將樹脂、橡膠、顏填料等原材料均勻混合。液態密封膠的生產中，不僅需要考慮生產成本，還需要綜合考量環保、工藝等要求，DMK、120#溶劑油、DMC、SBAC等溶劑是密封膠生產中常用的分散介質，這些溶劑具有良好的溶解性、干燥速度快、危害小等環保實用性能。經過試驗過程中的反復驗證和比較，其實這些溶劑對液態密封膠的分層浮色影響都很小，基本可以忽略不計。所以在提高分層性能方面，我們溶劑選擇方面沒有什么特別要求，只要能夠保證其對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.偶聯劑的影響。經過大量比對試驗發現，適量的偶聯劑添加可以顯著提高液態密封膠的貯存穩定性。為了進一步展現出偶聯劑對液態密封膠分層浮色的影響過程，試驗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。

通過試驗數據比較，我們可以看出：開始時偶聯劑添加越多分層值越小，但也不是偶聯劑加的越多分層值就一定越好。當W（KH一550）=2%時，分層值表現是最好的，但是如果繼續添加偶聯劑，不僅不能減少沉降值，反而會影響到最佳的沉降效果。偶聯劑的基團能不僅能與密封膠中有機分子形成很好的親合力，同時與無機填料表面的化學基團形成牢固的化學鍵，這是偶聯劑兩性分子結構的必然結果。液態密封膠生產配方中適當的加入偶聯劑可以將橡膠分子等與填料粒子牢固地結合起來，膠液具有更好的貯存穩定性能，減少分層浮色質量問題的發生。

三、結語

優異穩定的產品品質，是每一個產品源源發展的活力。密封膠分層、浮色問題不僅是影響產品開罐效果，同時產品質量也很難保障，無限消耗著消費者的信心。徹底有效地解決液態密封膠分層浮色問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）