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為了解流變特性，促進(jìn)密封膠的研發(fā)，推動(dòng)產(chǎn)品的差異化進(jìn)程。

密封膠的結(jié)構(gòu)和流動(dòng)特性、流變進(jìn)行定量檢測(cè)可幫助配方師了解配方組分和他們對(duì)應(yīng)用特性的影響兩者之間的關(guān)系。本文論證了調(diào)配密封膠的原料變量和流變性以及應(yīng)用性能之間的關(guān)聯(lián)。首先對(duì)密封膠相應(yīng)的流變條件做了簡(jiǎn)略介紹。

配方組分的實(shí)驗(yàn)性研究?jī)?nèi)容包括顏基比，表面活性劑添加量，揮發(fā)份含量和流變改性劑用量。了解流變特性可明顯促進(jìn)密封劑的研發(fā)，推動(dòng)產(chǎn)品的差異化進(jìn)程。

01、常規(guī)測(cè)試

密封膠的美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（ASTM）中的C920或C834規(guī)定了密封膠的標(biāo)準(zhǔn)。雖然商業(yè)化產(chǎn)品必須符合這些工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但這些標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到的數(shù)值與客戶所期望的體驗(yàn)值存在關(guān)鍵的脫節(jié)。

密封膠的研發(fā)始于配方制定；聚合物和其它成份的組合方式必須與產(chǎn)品需求相一致。接下來(lái)的步驟是應(yīng)用；包括施加壓力把密封膠從膠管中擠出，再用工具把密封膠涂到連接處。最后，密封膠務(wù)必在合理的時(shí)間表內(nèi)變干，還要達(dá)到所期望的固化性能；密封膠必須要有彈性，有良好的附著力和內(nèi)聚力，還要有符合要求的外觀。傳統(tǒng)的密封膠開(kāi)發(fā)過(guò)程是反反復(fù)復(fù)進(jìn)行的，而且這個(gè)過(guò)程的基礎(chǔ)是不斷的試驗(yàn)，嘗試和失敗。

濕密封膠的常規(guī)測(cè)試包括敲擊法和劃涂法。敲擊法如圖1a所示，密封膠樣品放置在平整的表面上，手指在樣品上輕輕敲擊，來(lái)模仿工具或手指把密封膠壓入連接處的起落動(dòng)作。這里指定了從1到3的評(píng)價(jià)數(shù)值，手指移開(kāi)后，沒(méi)有尖峰出現(xiàn)是1，出現(xiàn)大的尖峰為3。劃涂法如圖1b所示，在平整表面上放置一團(tuán)密封膠。既要手指輕緩地滑移，又要使密封膠在涂劃到最后，隨著手指迅速離開(kāi)，殘余的密封膠能留下拖尾印跡。這種方法同樣指定了從1到3的評(píng)價(jià)數(shù)值，1說(shuō)明殘余密封膠的拖尾最少，3是拖尾最多。

常規(guī)測(cè)試是主觀的，尤其是這些測(cè)試依賴一根手指來(lái)進(jìn)行。對(duì)于密封膠經(jīng)驗(yàn)豐富的人來(lái)說(shuō)，一根手指的方式或許是可以接受的。然而，更多有用的是客觀的能夠定量的密封膠材料特性的檢測(cè)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用流變學(xué)的方法測(cè)定——特別是振蕩流變學(xué)。

02、流變學(xué)測(cè)試

振蕩流變學(xué)對(duì)材料的流體和彈性特性提供量化。這個(gè)量化通過(guò)正弦應(yīng)變與合成應(yīng)力的測(cè)量值來(lái)完成。G’和G”分別對(duì)應(yīng)同相和反相的施加應(yīng)力。G’代表樣品的彈性或結(jié)構(gòu)性特征數(shù)值，而G”代表液態(tài)特性值。

實(shí)例有助于闡明G’和G”的含義。例如水位于流體范圍的末端，是最純粹的液體；當(dāng)水受到剪切，就發(fā)生形變，同時(shí)施加剪切所帶來(lái)的能量會(huì)消散。水完全是G”的特征。

另一方面，如果以定量的力去拉伸橡皮筋，只要它被拉伸，形變就會(huì)保持著。這就得到橡皮筋的彈性特征G’。許多材料具備的特性值介于水和橡膠之間；這些材料是粘彈態(tài)的。密封膠就屬于這一范疇。G’和G”相對(duì)的數(shù)值可以提供出密封膠相關(guān)的全部行為信息。流變學(xué)是一種功能強(qiáng)大的工具，把客戶應(yīng)用體驗(yàn)與材料的可測(cè)量特性聯(lián)系起來(lái)。目標(biāo)參數(shù)用流變儀來(lái)檢測(cè)，從而加速了產(chǎn)品發(fā)展。

如圖2所示，通常用振蕩流變的過(guò)程來(lái)模擬密封膠的施工。這個(gè)過(guò)程源自麥格茲1。實(shí)際應(yīng)用中密封膠被工具加工的過(guò)程通過(guò)被放置在流變儀中的密封膠樣品表現(xiàn)出來(lái)，流變儀模擬了工具對(duì)密封膠的加工，并且提供密封膠的特性數(shù)據(jù)。圖2d的曲線顯示出模量，粘彈特征和流體特征，這個(gè)曲線是依據(jù)加工過(guò)程中的時(shí)間和應(yīng)力形成的。測(cè)試之初，當(dāng)工具或手指開(kāi)始加工樣品時(shí)，密封膠特性主要是粘彈結(jié)構(gòu)特性主導(dǎo)，G’>G”可證實(shí)這一點(diǎn)。隨著時(shí)間的推移，加工過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，更大的應(yīng)力施加出來(lái)。結(jié)構(gòu)開(kāi)始被分解，密封膠流入連接處，表現(xiàn)出G”>G’。當(dāng)工具/手指撤出，伴隨的應(yīng)力消失，結(jié)構(gòu)(G’)復(fù)原。

圖2d曲線上手指/工具施壓的部分對(duì)應(yīng)加工過(guò)程的開(kāi)始階段。模數(shù)相同（G’=G”，也即交叉點(diǎn)）的部分的拉力與敲擊法的評(píng)估相關(guān)聯(lián)。加工過(guò)程中，G’在手指/工具施壓時(shí)是減少的。G’的減少能夠增加密封膠對(duì)手指或工具的浸潤(rùn)和粘附的趨勢(shì)，導(dǎo)致尖峰形成，這是不期望出現(xiàn)的特性。這種特性使密封膠在敲擊法評(píng)估時(shí)屬于最差的。為了改善敲擊評(píng)估結(jié)果（或者可以說(shuō)降低成峰趨勢(shì)），模數(shù)交叉點(diǎn)的流變學(xué)標(biāo)志需要轉(zhuǎn)變到更長(zhǎng)時(shí)間和更高應(yīng)變。

圖2d曲線中表示加工的部分對(duì)應(yīng)的是加工過(guò)程中工具或手指順著密封膠的移動(dòng)。此外，密封膠在這樣的過(guò)程中是流動(dòng)的，表現(xiàn)出G”>G’。減少密封膠復(fù)態(tài)粘度或穩(wěn)定性的波動(dòng)，這關(guān)聯(lián)到G’和G”，會(huì)改善密封膠的易施工性能，因?yàn)檫@表明移動(dòng)密封膠需要的力更小。換言之達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的速度越快，密封膠的施工性能越好，在穩(wěn)定的狀態(tài)下，密封膠的反應(yīng)與特性不發(fā)生變化。這種量化用手指是不可能達(dá)到的。

圖2d曲線上手指/工具離開(kāi)的部分對(duì)應(yīng)加工過(guò)程的終端。密封膠在這部分過(guò)程里中的結(jié)構(gòu)復(fù)原，這一點(diǎn)可以通過(guò)G’增加到大于G”來(lái)證明。這種G’和G”之間的交叉點(diǎn)可與劃涂法相關(guān)聯(lián)。用更高的應(yīng)力來(lái)移動(dòng)交叉點(diǎn)，這可以改善工具涂抹性能。

03、配方設(shè)計(jì)的影響

用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)理解配方組分對(duì)濕密封膠特性和施工性能的影響。對(duì)表面活性劑使用量，增稠劑和揮發(fā)分含量，還有顏料基材比例（P：B）進(jìn)行研究。應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方式來(lái)對(duì)這些影響因素進(jìn)行同步研究。

調(diào)節(jié)這些因素的水平會(huì)直接影響到密封膠的流變性。圖3描述了這些因素對(duì)圖2d中手指/工具施壓階段影響。正如圖3所示，增加揮發(fā)分的用量可導(dǎo)致線性區(qū)域里流體特性的增加，而增加表面活性劑的用量時(shí)，在線性區(qū)域內(nèi)粘彈特性和流體特性之間的差異也會(huì)增大。降低P：B顏基比可使模量交叉點(diǎn)向較長(zhǎng)時(shí)間或較高應(yīng)力移動(dòng)，增加增稠劑用量，在出現(xiàn)交叉點(diǎn)的地方模數(shù)會(huì)增加。理解配方對(duì)最終產(chǎn)品的流變性的影響有多少差異將有利于調(diào)整密封膠配方，從而得到所期望的穩(wěn)定性和性能。

具體實(shí)例可以表明流變學(xué)是怎樣提供比常規(guī)測(cè)試更多的結(jié)論和方向的。例如，在顏基比和表面活性劑范圍內(nèi)的第一個(gè)模數(shù)交叉點(diǎn)處，敲擊法和流變學(xué)測(cè)試的對(duì)比（見(jiàn)圖4）。常規(guī)評(píng)估的方法可以提供大致的方向，指明增加表面活性劑和降低顏基比能夠改善工具敲擊測(cè)試的結(jié)果，但無(wú)法說(shuō)明能夠改善的程度。而流變學(xué)對(duì)模數(shù)交叉點(diǎn)的測(cè)量則可以提供更多的信息，這些信息說(shuō)明了如何調(diào)整密封膠配方中顏基比和表面活性劑含量能夠能改善工具敲擊性能。

圖5顯示了第二個(gè)實(shí)例，常規(guī)劃涂法和流變性能G”對(duì)線性區(qū)域內(nèi)增稠劑和揮發(fā)分比例的檢測(cè)。在這種情況下，常規(guī)測(cè)試無(wú)法給出如何提高工具劃涂性能的方向性信息，然而流變學(xué)測(cè)試清晰地指出了提高增稠劑和揮發(fā)分水平可以改善劃涂性能的途徑。具有物理意義的流變學(xué)量化數(shù)據(jù)能夠提供關(guān)鍵性的信息，這些信息在制定密封膠配方時(shí)可以優(yōu)化產(chǎn)品性能，改善用戶體驗(yàn)。

04、強(qiáng)有力的工具

了解流變性，就能強(qiáng)有力地洞悉密封膠的設(shè)計(jì)。本文中，流變儀用來(lái)模擬密封膠的施工過(guò)程，流變學(xué)數(shù)據(jù)與常規(guī)工具評(píng)估值相關(guān)聯(lián)。流變儀提供了密封膠的結(jié)構(gòu)和流動(dòng)行為的定量測(cè)試數(shù)據(jù)，清晰地指明密封膠各組分的影響。流變參數(shù)也能夠給出一些更多的結(jié)論，為改善密封膠的施工性能提供參考。流變學(xué)應(yīng)用到密封膠設(shè)計(jì)中可以顯著加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)程。