硫酸鈣晶須在橡膠領(lǐng)域的應用(含復合橡膠)
2024/06/13
硫酸鈣晶須,作為一種具有纖維狀結構的單晶體,展現出高強度、高模量、高韌性、高絕緣性、耐磨耗、耐高溫、抗腐蝕等理化性能。同時(shí),其易于表面處理、易與聚合物(如橡膠、塑料)復合的特性,結合其無(wú)毒、價(jià)廉的優(yōu)勢,使其成為橡膠、塑料、膠粘劑等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的增韌補強材料。
在橡膠行業(yè)的應用中,硫酸鈣晶須作為填充劑,能夠顯著(zhù)提升橡膠的硬度、拉伸強度以及拉斷伸長(cháng)率。特別是在三元乙丙橡膠中,其加入能夠顯著(zhù)增強橡膠的物理性能。此外,硫酸鈣晶須還可用于硅橡膠的改性,通過(guò)調整硅橡膠的性能,使其更適應多樣化的應用場(chǎng)景。
硫酸鈣晶須的應用不僅局限于傳統橡膠制品,其在高性能橡膠復合材料的制備中也發(fā)揮著(zhù)重要作用。通過(guò)改性處理,硫酸鈣晶須能夠進(jìn)一步提升橡膠復合材料的性能,如采用超聲波分散法改性,可顯著(zhù)提升橡膠復合材料的拉伸強度。
在力學(xué)性能方面,硫酸鈣晶須的引入可大幅度提升橡膠復合材料的拉伸強度、撕裂強度以及300%定伸應力,并提升邵氏A硬度。同時(shí),有效減少斷裂伸長(cháng)率和磨耗量,且橫向磨損量較縱向磨損量更小。這些性能的改善使得橡膠復合材料在承受外力作用時(shí)展現出更高的耐久性和穩定性,提升了其實(shí)際應用價(jià)值。
此外,通過(guò)動(dòng)態(tài)機械分析(DMA)證實(shí),經(jīng)過(guò)表面接枝處理的硫酸鈣晶須在橡膠復合材料中發(fā)揮了增強界面作用的效果。這種增強的界面作用有助于改善復合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能,使其在循環(huán)加載和卸載過(guò)程中保持更優(yōu)異的穩定性,進(jìn)一步拓展了其在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的應用范圍。
在吸水膨脹橡膠(WSR)的改性方面,硫酸鈣晶須同樣展現出顯著(zhù)的效果。特別是經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑處理后的硫酸鈣晶須,能夠顯著(zhù)提升WSR的300%定伸應力、拉伸強度和拉斷伸長(cháng)率。同時(shí),加快吸水速率,增大吸水膨脹率,并降低質(zhì)量損失率。這些性能的改善不僅提升了橡膠的力學(xué)性能,還顯著(zhù)優(yōu)化了其吸水性能,為吸水膨脹橡膠在相關(guān)領(lǐng)域的應用提供了有力支持。
以下是硫酸鈣晶須對橡膠復合材料產(chǎn)生的主要影響:
硫酸鈣晶須的加入能夠顯著(zhù)提升橡膠復合材料的力學(xué)性能。研究表明,通過(guò)添加硫酸鈣晶須,復合材料的拉伸強度最大可提升20%,斷裂伸長(cháng)率最高可增長(cháng)38%,從而顯著(zhù)增強了復合材料的拉伸和斷裂能力。
硫酸鈣晶須在改善復合材料壓縮性能方面同樣表現出色。在特定條件下,其能夠有效降低復合材料的壓縮永久變形,最大改善幅度可達19.8%以上,從而提高了材料的壓縮穩定性。
盡管硫酸鈣晶須對復合材料硬度產(chǎn)生一定影響,但這種影響相對有限,不會(huì )導致復合材料硬度顯著(zhù)變化,從而保持了材料的柔軟性和彈性。
經(jīng)過(guò)適當處理的硫酸鈣晶須,如KH-550處理,能夠顯著(zhù)提高晶須與樹(shù)脂基體間的界面親和度,形成牢固的界面包覆。這種界面優(yōu)化有助于提升復合材料的整體性能,增強材料的穩定性和耐久性。
在特定質(zhì)量分數下,硫酸鈣晶須能夠優(yōu)化復合材料的綜合性能。例如,當晶須質(zhì)量分數控制在4.6%左右時(shí),可獲得性能表現優(yōu)異的TPV復合材料。此外,改性硫酸鈣晶須的加入還能顯著(zhù)提高復合材料的耐熱氧老化性能,使材料在高溫和氧化環(huán)境下仍能保持良好的性能穩定性。通過(guò)超聲波分散法改性的硫酸鈣晶須相比機械共混法改性,其在提高拉伸強度保持率和拉斷伸長(cháng)率保持率方面表現更為優(yōu)異。