盤根密封填料物理性質(zhì)——吸液和溶脹

有關(guān)填料吸收液體和氣體的信息很有限，但是在如下兩個應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)卻非常重要：填充反應(yīng)體系和耐溶劑材料。

在對沉淀二氧化硅(Zeosil)的研究中，考察了不同牌號產(chǎn)品對四種胺的吸收情況。結(jié)果表明：不同類型胺對吸收的影響一般要強(qiáng)于二氧化硅牌號的影響;然而，所有牌號的二氧化硅當(dāng)表面官能團(tuán)(OH)增加時對胺的吸收都增加，有兩個牌號的二氧化硅因為其pH低于7，所以有更高的吸收量。用水可洗脫大部分被吸收的胺，但總有占初始濃度10%的胺仍被填料吸收。該研究可以部分解釋含填料體系可延緩固化和不*固化的原因。

為了評價可與填料發(fā)生反應(yīng)的材料(如：酸等)的擴(kuò)散系數(shù)，人們建立了一數(shù)學(xué)模型。該方法能夠研究采用不同濃度填料和滲透劑的動力學(xué)過程。

用插層蒙脫土填充的SBR對甲苯的吸收要比炭黑填充的吸收量低得多。圖1為煤油的擴(kuò)散系數(shù)，該系數(shù)可確定滲透速度。從圖中可知，隨著炭黑在SBR硫化膠中含量的增加煤油的擴(kuò)散系數(shù)減小。圖2比較了未填充橡膠與二氧化硅、炭黑填充橡膠對苯的吸收速率。兩種填料都可降低溶劑吸收量，但炭黑更加有效。

圖1　煤油在SBR橡膠中的擴(kuò)散系數(shù)與炭黑含量的關(guān)系

圖2　天然橡膠吸收苯的情況

用35%和50%方解石填充的聚乙烯，其溶脹也布相類似的降低效應(yīng)。表1列出了不同溶劑中聚乙烯的平衡溶脹數(shù)據(jù)。

溶劑 HDPE HDPE+35%(質(zhì)量)方解石 HDPE+50%(質(zhì)量)方解石
庚烷 4.0 3.8 2.7
鄰二甲苯 6.7 5.3 4.7
四氯乙烯 14.0 10.8 6.7

當(dāng)順丁橡膠廣炭黑混合物溶脹、于燥、再溶脹時，其溶脹速度降低。該試驗加之NMR的研究結(jié)果可以解釋聚合物/填料復(fù)合材料溶脹性降低的原因。填料的加入以及填料與聚合物的相互作用在填料表面上形成聚合物的結(jié)合層。在混合過程中，聚合物與填料表面的相互作用是雜亂無章的，填料表面不能*被相互作用的鏈段所覆蓋。溶脹增加了聚合物鏈的運(yùn)動，使它們重新排列以便更*覆蓋填料，由此就增加了結(jié)合聚合物的量。這些結(jié)合聚合物更加難于溶脹，所以降低廣溶劑的擴(kuò)散速度。

在SBR中增加碳纖維的含量降低了溶脹速度，但是增強(qiáng)了溶脹的各向異性。較長的纖維(對6mm和1mm長纖維進(jìn)行過研究)降低長度方向上的溶脹更為有效，但是對于寬度方向上的溶脹幾乎沒有影響。上述現(xiàn)象是由于隨著纖維填充量增加，取向程度增強(qiáng)，所以僅僅影響取向方向上的溶脹行為。