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几种助剂在密封胶配方中的应用
发布者:admin 发布时间:2016-12-26 阅读:579

近几年来全国各地生产密封胶的厂家越来越多,配方也可谓五花八门、参差不齐。事故频发,我们把众多事故进行统计并加以分析可以看到,事故主要出在:开裂、气泡、变稀或变稠。而出现这些现象的也只是极少数厂家,现在就从提供的配方中,我们来进行详细的分析,主要集中在助剂(如:润湿剂、分散剂、增稠剂、增塑剂)的使用方面:
1、润湿剂
1)润湿剂是能使固体粉料更易被水浸湿的物质,通常是一些非离子表面活性剂。通过降低其表面张力或界面张力,使水能展开在固体粉料表面上,或透入其表面,使原来的固气界面消失,形成新的固液界面,这种现象叫润湿。
2)根据润湿剂在密封胶中的作用可分为以下几个方面:
① 润湿粉料:在密封胶中,大部分使用重钙粉作为主要的填料。重钙粉为天然的方解石等以碳酸钙为主要成分的石材粉碎制成的松散粉末。密封胶生产时加入重钙,重钙的颗粒周围带入了大量的空气,润湿剂可以将空气-粉料颗粒界面形成水-颗粒界面。由于水的表面张力是很大的,该润湿过程是比较困难的,润湿剂的加入降低的水的表面张力,加速了润湿的过程。
② 分散乳化作用:润湿剂能够降低密封胶中水的表面张力,可以将非水溶性物质(如:邻苯二甲酸二丁/辛酯;癸二酸二丁/辛酯等增塑剂。氯化石蜡、脂肪烃等非水溶性助增塑剂)乳化成很小的液滴,从而使密封胶体系中的非水溶性物质均匀的分散到体系中,使这些助剂发挥最大的效能。
③ 保护乳液稳定性:因为乳液是用各种乳化剂来稳定的一种高分子分散体。乳液中所加的乳化剂都参与了稳定该体系,如果密封胶配方不含润湿剂,体系中的填料和非水溶性物质(增塑剂等),就会从乳液中夺取乳化剂来为之润湿分散而进入体系,如此这样乳液体系的稳定性就被破坏,其后果是,其一乳液对填料的包敷就不完全,此密封胶体系就是处在不稳定的状态,贮存稳定性大打折扣。其二长时间的搅拌、抽真空就会使部分乳液破乳,而贮存时由于填料处在亚稳定态,水化层变薄,小颗粒和小颗粒之间很容易碰撞在一起而形成较大的颗粒(二次聚集)使密封胶变粗甚或凝胶,粘接力大大下降。
④ 提高乳液钙离子稳定性:润湿剂还能减少因填料中游离多价阳离子(如钙、镁离子)对乳液的破坏。由于密封胶中大多使用重钙,这样体系中就会有水溶性的钙盐存在,钙离子对乳液的破坏非常大。而密封胶使用的主要乳液是154或是其改进型,这类乳液钙离子稳定性都不通过。如果密封胶中游离的钙离子超过乳液的最大容忍度,乳液就会破乳而失去了粘接力。即使当时没有出现破乳的现象,在贮存过程中,钙离子浓度会逐渐增大,如此这样乳液就会被钙离子逐渐破坏,直到颗粒之间团聚重新达到一个平衡,这样的平衡。轻者使密封胶变粗变稠,重者使密封胶凝胶而成为废品。但如果在密封胶中加入适量的润湿剂,就可以避免上述问题的出现。
⑤ 润湿剂主要是降低表面张力的,而表面张力与温度有关,温度高表面张力低,之所以有的用户说有时很好而有时不行,由于夏天表面张力低,体系粘度也比较小,在同样的条件下比较容易分散且也能分散的很均匀故没有出现开裂现象。初春、深秋和冬季气温较低,表面张力变大体系的粘度也升高,即使搅拌同样的时间也不能将增塑剂类和成膜助剂物质充分分散,填料润湿不足,也不能分散均匀。就出现了有乳液粒子被增塑剂和成膜助剂溶胀,而有些乳液粒子未被溶胀,成膜温度出现了偏差,在相同温度下有的成膜了而另一些就不成膜或正在成膜,成膜、正在成膜和不成膜之间就出现了应力差,正是因为这个应力差导致了开裂。
2、分散剂
1)分散剂也称润湿分散剂。密封胶用分散剂除了兼具润湿剂这一个功能外,还有一个最最重要的功能就是对填料及颜料等的协助分散、协助防沉和防止二次颗粒聚集的作用,所以润湿分散剂是密封胶中非常重要的一种助剂。
2)在密封胶的生产中借助机械力和分散剂的作用将粉料聚集体和富集体分散到原始粒径,因此,加入分散剂可以有助于颗粒粉碎并阻止已碎颗粒凝聚而保持分散体稳定。密封胶中重钙分散的均匀,也能使得密封胶免于出现开裂的问题。而不加分散剂体系中就存有大量的二次聚集颗粒,外面虽也包裹了乳液,但是内外层的应力以及表面张力的差异,而使包裹在外的乳液(胶膜)根本承受不了此力,就会出现了开裂。
3)分散剂能牢固的吸附在颜填料颗粒上,通过静电和空间位阻达到稳定状态。比如粘度的稳定。
3、增塑剂
1)增塑剂也称塑化剂、可塑剂,能降低高分子材料玻璃化转变温度并提高塑性的助剂。即是一种增加材料的柔软性或是材料液化度的添加剂(如糊树脂)。其添加对象包含塑胶、混凝土、干壁材料、水泥与石膏等。塑化剂种类多达百余种,但使用得最普遍的即是称为邻苯二甲酸酯类的化合物塑化剂。
2)增塑剂的种类:
a.         邻苯二甲酸酯类,如邻苯二甲酸二甲、乙、正丁、异丁、正辛、异辛酯等;是目前使用最多的主增塑剂,具有色泽浅、毒性及气味低、电性能好、挥发性小等特点,缺点是耐低温性一般。
b.         脂肪酸酯类,如癸二酸二丁、辛酯等。该增塑剂低温性能很好,但与树脂的相容性较差,故只能用作耐寒的副增塑剂与邻苯二甲酸酯类配合使用。
c.         含氯增塑剂,目前应用最多的是氯化石蜡,其价格低、电性能优良、具有难燃性,缺点是相溶性较差,热稳定性也差,只能用作副增塑剂。
3)增塑剂的性能:
a.       增塑效率:指增塑剂对聚合物的增塑能力大小或增塑效果好坏,不同增塑剂增塑效率大小是一个相对概念。通俗的讲就是将同一高分子材料降到同一玻璃转变温度所需不同增塑剂的量。一般是用量越少其效率越高。
    常用增塑剂增塑效率:DBS(癸二酸二丁酯)>DBP(邻苯二甲酸二丁酯)>DOS(癸二酸二辛酯)>DOA(已二酸二辛酯)>DOP(邻苯二甲酸二辛酯)>DIOP(邻苯二甲酸二异辛酯)。从中可以看出DIOP中有烷基支化(其它为直链),所以增塑效率相比最低。
b.      相容性:指增塑剂与聚合物的相容能力,同一增塑剂对不同极性聚合物的相容性不同。
    常用增塑剂与PVC相容性顺序为:DBS>DBP>DOP>DIOP>DOA>DOS>氯化石蜡。
c.         耐寒性:指增塑剂增塑制品的耐低温性能。
常用增塑剂的耐寒性顺序为:DOS>DOA>DBP>DOP>DIOP。
d.      耐迁移性:增塑剂的迁移性包括两个方面:一是增塑剂由制品内部向外部表层渗出;二是增塑剂向与其接触固体转移。增塑剂的迁移与其相容性有关,相容性越差则迁移性越大。另外,分子量大、含有支链或环状结构增塑剂耐迁移性好。
e.       耐抽出性:指增塑剂扩散到与之接触的液体介质中的倾向。介质主要有水、溶剂、洗涤剂及润滑油等。
含苯基、酯基及支化程度高的增塑剂耐抽出性好;聚酯类是耐抽出性优良的增塑剂品种。
f.       耐挥发性  指增塑剂受热时,从制品表面向空气中扩散的倾向。增塑剂的挥发性与其分子量有关,一般分子量越小,其挥发性越大。
邻苯二甲酸酯类挥发速度:DMP>DEP>DBP。
g.      反增塑:当增塑剂加入到聚合物中时,正常情况下,他们能降低弹性模量,降低拉伸强度和增加伸长率。但有时加入少量增塑剂却往往会出现树脂硬化的现象,即反增塑。
所有的增塑剂都可以导致树脂的脆性;也即反增塑作用在不同类型的树脂中都可以发生。
如用DBP增塑PVC当用量为5%和20%时都具有明显的增塑作用,但当DBP用量为5-15%之间时,PVC不但不柔软反而变脆,这就是说出现了反增塑作用。
至于在何用量点出现反增塑作用,与增塑剂的品种以及树脂的种类有关,这个问题比较复杂,只有通过实验才能加以确定。
4)增塑剂的优缺点:
优点:添加增塑剂的树脂成品具有柔软,易于弯曲、折叠,弹性佳的性质而易于塑形。
缺点:增塑剂并非以化学键键合于聚合物中,所以容易受到外在环境因素如温度、使用时间、pH值的影响而释放到环境中。
5)综上所述,增塑剂应该优选增塑效率高、相容性好、耐寒性良、耐迁移性和耐抽出性优异且挥发性低的纯正增塑剂。最好是取长补短用几种增塑剂复配。这样就能使各项性能达到最大化。
4、成膜助剂和氯化石蜡
成膜助剂和氯化石蜡是密封胶比较常用的助剂。这两种助剂对乳液的成膜至关重要,也是决定密封胶质量的重要因素。不考虑上述几种条件的情况下,这两种助剂的质量选择应该放在首位,应该选择有信誉的大厂家并要定期检测,索要质量检测指标,以做到心中有数。尤其是在价格高峰时就更要慎之又慎。现在市面上这两种产品假货特别多,他们一般采用的办法是:在邻苯二甲酸二丁、辛酯中加入其的甲、乙酯、异丁酯、异辛酯或单酯或乙二醇等。在醇酯十二中加入二丁酯等和乙二醇等。氯化石蜡则将低标号按高标号的价格卖而用户没有办法检测。如今年市场上的部分的醇酯十二就因为不合格或掺混了其他溶剂,给部分涂料厂家造成了极大的损失。助剂质量不可小视,如你小瞧它,它就会给你惹来大麻烦。
5、填料
填料的吸油率过大也是造成开裂的原因之一。填料的吸油量都不会一样的,即使同一个厂家不同批次也是如此。如果填料的吸油率大,就会使部分乳液被吸附到填料里面,使包裹颗粒乳液量变少,成膜物减少就意味着填料和填料间堆积,没有了成膜物固定或是固定不牢,就会造成开裂。如果加入润湿剂和分散剂,就能降低填料对乳液的吸收量,再通过水化层和双电层的双重保护和隔离作用,乳液就可以稳定而均匀的包裹在填料颗粒外面,才能使各种助剂最大发挥它们各自的功效。
6、其他
1)现在有很多密封胶厂家都在做防水型的,加苯丙乳液且用量比例超过了154及改进型。苯丙乳液的玻璃化温度和最低成膜温度都远远超过了154及改进型,这就必须加入较单用154及改进型用量要大得多的增塑剂、成膜助剂和氯化石蜡(不少厂家已不用了),除保证质量外,其用量和比例与温度的关系也是非常重要的。夏季的用量和比例并不宜用于初春、深秋和冬季。这样就容易出现一个问题,夏季或是初秋产的密封胶而是在深秋或是冬季使用,也会出现开裂现象。
2)风、干湿度也会对已施工的密封胶造成开裂,这就要求对慢干剂和快干剂慎重选择、合理搭配,保证密封胶均一成膜。可选的慢干剂一般是多元醇类,如乙二醇,丙二醇,甘油,二乙二醇等。快干剂一般为脂肪烃,酮类,单元醇类。如200号溶剂油,异辛醇,丙酮等。
3)多数密封胶是打在V型缝上,两边的材质不一样,热胀冷缩时的伸缩率也就不一样,应力和附着力也会不一样。如果密封胶的润湿性不好——附着力就不好,增塑不够——断裂伸长率低抵抗不了两边的应力,干燥速度不均衡——内外应力差大,打上去的胶必裂无疑。
4)羧甲基纤维素、复合增稠剂作为兑水增稠,这两项增稠剂在干燥后遇水都可能复原,使胶强度变低,可产生开裂。羧甲基纤维素,溶液为中性或微碱性,粘度随温度升高而降低,溶液在PH值2~10稳定,PH低于2,有固体析出,PH值高于10粘度降低。如果在生产羧甲基纤维素的过程中,酸过量,会造成不稳定,且易与重钙产生反应,使密封胶产生气泡。
7、配方建议
(1)润湿剂必须加,而且还要选择高效润湿剂,保证与基材的附着力。如NP-10、X-405、CF-10等。
(2)分散剂也是必加助剂,也要选择性能好的产品,以防二次颗粒的再次生成。
(3)增塑剂:要选择增塑效率高、与树脂相容性好、耐寒、耐迁移、耐抽出优良且挥发低的增塑剂。可以选择二到三种复合使用,优势互补。多做实验以确定反增塑作用出现的范围。选择能有品质保证的厂家。常用的且性能比较好的如邻苯二甲酸二丁酯、已二酸二丁酯、癸二酸二丁酯等。
(4)填料:要选用吸油量低、目数分布范围窄的原料。
(5)成膜助剂:现常用的是醇酯十二。但要注意进货渠道以保证质量。
(6)氯化石蜡:由于其相容性较差,不易与树脂相容,而产生油水分离,故不建议选用。
(7)增稠剂:不要选用复合增稠剂,因其遇水膨胀很快且倍数也大,易造成胶耐水下降,也易开裂。如用纤维素类最好选用耐水比较高的羟乙基、羟丙基类纤维素,而不选用羧甲基纤维素。最佳选择是聚丙烯酸酯类增稠剂,耐水增稠等都能兼顾。如TT935、ASE60、ATW60、ATW2000。
(8)溶剂:有些配方中加入少量的溶剂。但是其选择要谨慎,以防此溶剂将溶于树脂中的增塑剂抽出,造成树脂变脆而出现开裂。
(9)快干剂、慢干剂:应根据季节来确定其用量。
(10)催化剂:选择一种催化剂加入密封胶中应是一种可行的办法。这样可以保证密封胶在最短的时间内达到最大粘接力和强度。
(11)施工:只要是乳液做成的产品,在低于5度时均不能施工。原因为:A.因为温度低于5度时,其中的水分挥发速度变慢,成膜时间延长,极易受到外部因素侵害。如霜冻、雨雪。而造成事故。B.低于5度时,高分子链运动变慢,不易形成连续的膜致使胶的强度下降而出现开裂等问题。C.当某时气温低于水的冰点时,水会结冻。形成的小冰晶就会挤压乳液粒子,使之失去稳定性,这样的结果就是乳液破乳而丧失粘接力。这就是乳液和成品胶为何要在5-35度贮存的原因所在。
密封胶看似很简单,其实不然,这是个复杂的体系,它牵扯诸多方面。但从近几年的事故来看,比较多的密封胶生产商都对润湿剂、分散剂等助剂不重视,一味的追求降低成本而忽视它们的作用所致。因此,业务员应主动向用户灌输这方面的一些知识。

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