技术|利用流变学制定密封胶配方
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对密封胶的结构和流动特性、流变进行定量检测可帮助了解配方组分和应用特性的关系。配方组分的实验性研究内容包括颜基比,表面活性剂添加量,挥发份含量和流变改性剂用量。了解流变特性可明显促进密封剂的研发,推动产品的差异化进程。
密封胶的美国材料试验协会标准(ASTM)中的C920或C834规定了密封胶的标准。虽然商业化产品必须符合这些工业标准,但这些标准达到的数值与客户所期望的体验值存在关键的脱节。
密封胶的研发始于配方制定;聚合物和其它成份的组合方式必须与产品需求相一致。接下来是应用,包括施加压力把密封胶从胶管中挤出,再用工具把密封胶涂到连接处。最后,密封胶务必在合理的时间表内变干,还要达到所期望的固化性能;密封胶必须要有弹性,有良好的附着力和内聚力,还要有符合要求的外观。传统的密封胶开发过程是反反复复进行的,而且这个过程的基础是不断的试验,尝试和失败。
湿密封胶的常规测试包括敲击法和划涂法。常规测试是主观的,尤其是这些测试依赖一根手指来进行。对于密封胶经验丰富的人来说,一根手指的方式或许是可以接受的。然而,更多有用的是客观的能够定量的密封胶材料特性的检测数据,这些数据可用流变学的方法测定——特别是振荡流变学。
振荡流变学对材料的流体和弹性特性提供量化。这个量化通过正弦应变与合成应力的测量值来完成。G’和G”分别对应同相和反相的施加应力。G’代表样品的弹性或结构性特征数值,而G”代表液态特性值。
实例有助于阐明G’和G”的含义。例如水位于流体范围的末端,是最纯粹的液体;当水受到剪切,就发生形变,同时施加剪切所带来的能量会消散。水完全是G”的特征。
如果以定量的力去拉伸橡皮筋,只要它被拉伸,形变就会保持着。这就得到橡皮筋的弹性特征G’。许多材料具备的特性值介于水和橡胶之间;这些材料是粘弹态的。密封胶就属于这一范畴。G’和G”相对的数值可以提供出密封胶相关的全部行为信息。流变学是一种功能强大的工具,把客户应用体验与材料的可测量特性联系起来。目标参数用流变仪来检测,从而加速了产品发展。
用实验设计来理解配方组分对湿密封胶特性和施工性能的影响。对表面活性剂使用量,增稠剂和挥发分含量,还有颜料基材比例(P:B)进行研究。调节这些因素的水平会直接影响到密封胶的流变性。
具体实例可以表明流变学是怎样提供比常规测试更多的结论和方向的。例如,在颜基比和表面活性剂范围内的第一个模数交叉点处,敲击法和流变学测试的对比。常规评估的方法可以提供大致的方向,指明增加表面活性剂和降低颜基比能够改善工具敲击测试的结果,但无法说明能够改善的程度。而流变学对模数交叉点的测量则可以提供更多的信息,这些信息说明了如何调整密封胶配方中颜基比和表面活性剂含量能够能改善工具敲击性能。
了解流变性,就能强有力地洞悉密封胶的设计。流变仪用来模拟密封胶的施工过程,流变学数据与常规工具评估值相关联。流变仪提供了密封胶的结构和流动行为的定量测试数据,清晰地指明密封胶各组分的影响。流变参数也能够给出一些更多的结论,为改善密封胶的施工性能提供参考。流变学应用到密封胶设计中可以显著加快产品开发进程。
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