趙志正 編譯

(西北橡膠塑料研究院, 陜西 咸陽(yáng) 712023)

鋁代硅酸鹽微細(xì)粒子
——彈性體的疏松度調(diào)節(jié)劑

趙志正 編譯

(西北橡膠塑料研究院, 陜西 咸陽(yáng) 712023)

文中研究了可作為隔熱及防噪音材料使用的、含鋁代硅酸鹽微細(xì)粒子（ACM）的氯丁膠乳L(zhǎng)D-75薄膜。由于ACM粒子表面起伏不平，這樣就能夠在膠乳材料中形成開(kāi)口氣孔以及閉口氣孔。

鋁代硅酸鹽微細(xì)粒子；隔熱材料；防噪音材料

近年來(lái)，人們對(duì)于聚合物產(chǎn)品的質(zhì)量要求大大提高。提高安全性及使之輕量化已不是非常迫切的任務(wù)。為了使聚合物材料具備可靠的隔音性，材料結(jié)構(gòu)并非呈簡(jiǎn)單的多孔狀即可，而是要使開(kāi)孔和閉孔的數(shù)量呈一定的比例。

文中的研究對(duì)象是氯丁膠乳L(zhǎng)D-75，以及由cКИФ公司生產(chǎn)的鋁代硅酸鹽微細(xì)粒子（acМ）填充劑。膠乳的選定并非隨心所欲。這時(shí)因?yàn)樵谕X代硅酸鹽微細(xì)粒子配合時(shí)，膠乳能起到阻燃劑的作用。

用這些組分制備了微孔材料試樣。文中研究了鋁代硅酸鹽微細(xì)粒子對(duì)諸如材料拉斷強(qiáng)度、相對(duì)伸長(zhǎng)率、永久變形、致密度和疏松度這些性能的影響。

膠乳薄膜系依照原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)ГOcТ24920中的規(guī)定，采用重新修復(fù)表面的方法加工而成。

按照ГOcТ270-75在《Zwick》拉伸試驗(yàn)機(jī)上對(duì)制得的試樣進(jìn)行了測(cè)試。試驗(yàn)用試樣是從厚6.6～2.83 mm，寬度7～19 mm的薄膜上裁切下來(lái)的雙面試片。薄膜厚度系用精密度可達(dá)小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)的厚度計(jì)測(cè)得。將試片固定在拉力試驗(yàn)機(jī)的夾具中，其工作部份的長(zhǎng)度為25 mm，測(cè)定的拉伸強(qiáng)度f(wàn)p的誤差為1%。

試樣疏松結(jié)構(gòu)數(shù)量的確定，是按照試樣在水中經(jīng)抽真空處理后，其質(zhì)量增加這一方法進(jìn)行的。

先把1×1 cm大小、已稱(chēng)量過(guò)的試樣放入干燥器內(nèi)，再用瓷盤(pán)把試樣壓入水中，使之充分浸泡。然后將干燥器和噴水泵接通，在1.33 kPa的剩余壓力下處理1 h。而后將試樣拆卸下來(lái)，用濾紙將剩余的水分除去，并再次稱(chēng)量。

開(kāi)孔的數(shù)量可依照下式進(jìn)行計(jì)算。

式中：P1—抽真空前試樣的質(zhì)量，kg；ρ2—抽真空后試樣的質(zhì)量，kg；ρn—含微孔試樣的致密度，kg/m3；ρм—比例相類(lèi)似的整體試樣的致密度，kg/m3；Pв——水的密度；kg/m3.

依照ГOcТ20869-75測(cè)定了吸濕度。

該方法的關(guān)鍵是測(cè)定水中試樣的吸水量。

按照下式計(jì)算吸水率（Wm）。

式中：mо—浸入水中之前試樣表面的質(zhì)量，g；m1—浸入水中之后試樣表面的質(zhì)量，g。

吸水量的測(cè)量誤差為0.2%。

試驗(yàn)結(jié)果列于表1、表2和圖1。由圖和表上的所示可知，隨著填充劑（鋁代硅酸鹽細(xì)微粒子）含量的增加，試樣的吸濕性提高，因此材料的疏松度亦隨之增大，密度降低（見(jiàn)圖2）。這是因?yàn)殇X代硅酸鹽是內(nèi)部充滿(mǎn)著空氣的薄壁球形粒子。密度降低證明了試樣具備了閉孔材料的性能。

表1 試樣上開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的數(shù)量

表2 含與不含鋁代硅酸鹽微細(xì)粒子（ACM）填充劑的氯丁膠乳L(zhǎng)D-750的力學(xué)性能

從表2所列數(shù)據(jù)可知，拉伸強(qiáng)度系隨著填充劑用量的增大而降低。在這種情況下，這并非是一大缺點(diǎn)。即便拉伸強(qiáng)度呈最低值（含50%鋁代硅酸鹽微細(xì)粒子），這對(duì)于制備高質(zhì)量的材料已是綽綽有余。

為了弄清楚鋁代硅酸鹽微細(xì)粒子對(duì)材料性能的影響，曾用原子力顯微鏡對(duì)該粒子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。使用的原子力顯微鏡的牌號(hào)為HТEGRa，該儀器由HТ-МДТ公司在2005年制造，它帶有多個(gè)掃描器，可在70×70；10×10以及4×4 mμm的側(cè)面上移動(dòng)（沿x軸與y軸）。該儀器可以在高度（沿著z軸移動(dòng)）為0.3～0.5 nm至3～5 mμm范圍內(nèi)工作。試驗(yàn)條件為半接觸和全接觸狀態(tài)，且變換下列參數(shù)：懸臂梁擺動(dòng)的幅度，探針進(jìn)入試樣的深度，反饋系數(shù)及掃描方向。

圖1 膠乳L(zhǎng)D-750材料的吸濕性Wn及密度與填充劑含量的相關(guān)性

圖2 借助于原子力顯微鏡法獲得的鋁代硅酸鹽微細(xì)粒子的表面照片

曾利用不同形式和起伏高度的標(biāo)準(zhǔn)晶格來(lái)檢驗(yàn)研究結(jié)果的可靠性：ТGZ1、ТGZ2（高度相應(yīng)為23±1和112±1.5 nm的矩形橫截面），ТGQ1（高度為19.5±1.5 nm的正方形突起部）。使用這一套標(biāo)準(zhǔn)晶格可以檢驗(yàn)測(cè)量的精度，對(duì)儀器進(jìn)行校驗(yàn)，確定懸臂梁探針的質(zhì)量。

從圖3上可以看出，在鋁代硅酸鹽微細(xì)粒子的表面上有數(shù)不清的溝溝坎坎。正由于這一點(diǎn)，玻璃狀粒子與膠乳之間能相互作用。隨著填充劑粒子之間聚合物夾層的減少，膠乳復(fù)合材料的多相性增大，形成許多開(kāi)孔和毛細(xì)管，水份沿著開(kāi)孔和毛細(xì)管移動(dòng)并滯留在其中。

圖3 膠乳L(zhǎng)D-750材料的吸濕性Wn與其密度的相關(guān)性

聚合物中開(kāi)孔和閉孔的比例會(huì)直接影響其吸濕性與密度。膠乳材料的吸濕性系隨著其密度的減小而增大。

綜上所述，使用鋁代硅酸鹽微細(xì)粒子能夠確保聚合物中開(kāi)孔和閉孔結(jié)構(gòu)相互配合。有了如此發(fā)達(dá)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以將文中研制的材料用作隔熱以及防止噪音的材料。

[1] cиPоmиHкиH H.В, Дaвудов, aлюмоcилHкaтHыe микPоcфePы В кaчecтвe PeгулятоPов полиcтоиcти ЭлacтомePов [J].кaучуки PeзиHa, 2010(3):30-31.

[責(zé)任編輯：張啟躍]

TQ 330.38+7

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1671-8232(2014)11-0020-03

2012-11-06