铝代硅酸盐微细粒子——弹性体的疏松度调节剂

赵志正 编译

(西北橡胶塑料研究院, 陕西 咸阳 712023)

铝代硅酸盐微细粒子
——弹性体的疏松度调节剂

赵志正 编译

(西北橡胶塑料研究院, 陕西 咸阳 712023)

文中研究了可作为隔热及防噪音材料使用的、含铝代硅酸盐微细粒子（ACM）的氯丁胶乳LD-75薄膜。由于ACM粒子表面起伏不平，这样就能够在胶乳材料中形成开口气孔以及闭口气孔。

铝代硅酸盐微细粒子；隔热材料；防噪音材料

近年来，人们对于聚合物产品的质量要求大大提高。提高安全性及使之轻量化已不是非常迫切的任务。为了使聚合物材料具备可靠的隔音性，材料结构并非呈简单的多孔状即可，而是要使开孔和闭孔的数量呈一定的比例。

文中的研究对象是氯丁胶乳LD-75，以及由cКИФ公司生产的铝代硅酸盐微细粒子（acМ）填充剂。胶乳的选定并非随心所欲。这时因为在同铝代硅酸盐微细粒子配合时，胶乳能起到阻燃剂的作用。

用这些组分制备了微孔材料试样。文中研究了铝代硅酸盐微细粒子对诸如材料拉断强度、相对伸长率、永久变形、致密度和疏松度这些性能的影响。

胶乳薄膜系依照原苏联标准ГOcТ24920中的规定，采用重新修复表面的方法加工而成。

按照ГOcТ270-75在《Zwick》拉伸试验机上对制得的试样进行了测试。试验用试样是从厚6.6～2.83 mm，宽度7～19 mm的薄膜上裁切下来的双面试片。薄膜厚度系用精密度可达小数点后两位数的厚度计测得。将试片固定在拉力试验机的夹具中，其工作部份的长度为25 mm，测定的拉伸强度fp的误差为1%。

试样疏松结构数量的确定，是按照试样在水中经抽真空处理后，其质量增加这一方法进行的。

先把1×1 cm大小、已称量过的试样放入干燥器内，再用瓷盘把试样压入水中，使之充分浸泡。然后将干燥器和喷水泵接通，在1.33 kPa的剩余压力下处理1 h。而后将试样拆卸下来，用滤纸将剩余的水分除去，并再次称量。

开孔的数量可依照下式进行计算。

式中：P1—抽真空前试样的质量，kg；ρ2—抽真空后试样的质量，kg；ρn—含微孔试样的致密度，kg/m3；ρм—比例相类似的整体试样的致密度，kg/m3；Pв——水的密度；kg/m3.

依照ГOcТ20869-75测定了吸湿度。

该方法的关键是测定水中试样的吸水量。

按照下式计算吸水率（Wm）。

式中：mо—浸入水中之前试样表面的质量，g；m1—浸入水中之后试样表面的质量，g。

吸水量的测量误差为0.2%。

试验结果列于表1、表2和图1。由图和表上的所示可知，随着填充剂（铝代硅酸盐细微粒子）含量的增加，试样的吸湿性提高，因此材料的疏松度亦随之增大，密度降低（见图2）。这是因为铝代硅酸盐是内部充满着空气的薄壁球形粒子。密度降低证明了试样具备了闭孔材料的性能。

表1 试样上开孔结构的数量

表2 含与不含铝代硅酸盐微细粒子（ACM）填充剂的氯丁胶乳LD-750的力学性能

从表2所列数据可知，拉伸强度系随着填充剂用量的增大而降低。在这种情况下，这并非是一大缺点。即便拉伸强度呈最低值（含50%铝代硅酸盐微细粒子），这对于制备高质量的材料已是绰绰有余。

为了弄清楚铝代硅酸盐微细粒子对材料性能的影响，曾用原子力显微镜对该粒子的结构进行了研究。使用的原子力显微镜的牌号为HТEGRa，该仪器由HТ-МДТ公司在2005年制造，它带有多个扫描器，可在70×70；10×10以及4×4 mμm的侧面上移动（沿x轴与y轴）。该仪器可以在高度（沿着z轴移动）为0.3～0.5 nm至3～5 mμm范围内工作。试验条件为半接触和全接触状态，且变换下列参数：悬臂梁摆动的幅度，探针进入试样的深度，反馈系数及扫描方向。

图1 胶乳LD-750材料的吸湿性Wn及密度与填充剂含量的相关性

图2 借助于原子力显微镜法获得的铝代硅酸盐微细粒子的表面照片

曾利用不同形式和起伏高度的标准晶格来检验研究结果的可靠性：ТGZ1、ТGZ2（高度相应为23±1和112±1.5 nm的矩形横截面），ТGQ1（高度为19.5±1.5 nm的正方形突起部）。使用这一套标准晶格可以检验测量的精度，对仪器进行校验，确定悬臂梁探针的质量。

从图3上可以看出，在铝代硅酸盐微细粒子的表面上有数不清的沟沟坎坎。正由于这一点，玻璃状粒子与胶乳之间能相互作用。随着填充剂粒子之间聚合物夹层的减少，胶乳复合材料的多相性增大，形成许多开孔和毛细管，水份沿着开孔和毛细管移动并滞留在其中。

图3 胶乳LD-750材料的吸湿性Wn与其密度的相关性

聚合物中开孔和闭孔的比例会直接影响其吸湿性与密度。胶乳材料的吸湿性系随着其密度的减小而增大。

综上所述，使用铝代硅酸盐微细粒子能够确保聚合物中开孔和闭孔结构相互配合。有了如此发达的内部结构，可以将文中研制的材料用作隔热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.

[责任编辑：张启跃]

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1671-8232(2014)11-0020-03

2012-11-06