作为聚氨酯密封胶最常用的一种填料，纳米碳酸钙能够有效提升密封胶体系的触变性能和补强性能。但是，国内常规的纳米碳酸钙产品因采用脂肪酸或其盐进行表面改性，表面残余有一定的羧基与羟基，—NCO基团会与羟基反应生成取代脲、与羧基反应生成酸酐和取代酰胺的混合物，这两个反应都会释放出二氧化碳气体，加剧材料的发泡，造成体系预固化、储存稳定性极差。为此，目前国内高端聚氨酯密封胶产品不得不采用进口纳米碳酸钙产品，但由于成本过于昂贵，一些中小型聚氨酯密封胶生产商在材料选择上只能望而却步。本文介绍了我司开发的聚氨酯密封胶专用纳米碳酸钙KS-500，并与国内外的同类产品进行了应用对比，以此推动该类产品技术的发展和完善。

本次实验选用的纳米碳酸钙有3种，分别为自制的KS-500、国内某碳酸钙厂家专为聚氨酯领域定制生产的NCC、美国特矿的Thixo-Carb® 500，具体粉体参数对比如表1所示。

表1 样品活化处理后参数

KS-500产品的晶体形貌和粒径控制与Thixo-Carb® 500产品相当，主要差异在于表面处理剂的选择。大量研究表明，导致聚氨酯体系储存稳定性不佳的原因主要在于原材料中某些化学基团与聚氨酯体系中的—NCO基团发生交联反应。为了改善这一现象，KS-500的混合改性剂引入了活性胺基团，可优先消耗—NCO基团形成预交联状态，有效防止气泡的形成，同时在储存稳定性方面也有不俗的表现，60 ℃储存3 d后，挤出率下降37.8%，略优于Thixo-Carb® 500的下降率（41%）。在触变性方面，KS-500产品虽然相对NCC产品有了较大的改善，但仍然稍差于Thixo-Carb® 500产品，这点还有待于日后的进一步持续研发与改进。

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不同纳米碳酸钙对聚氨酯密封胶力学性能的影响

采用KS-500、Thixo-Carb® 500、NCC分别制得的聚氨酯密封胶，其力学性能检测结果如表4所示。纳米碳酸钙对密封胶的补强效果主要取决于其晶体形貌、粒径大小以及与密封胶体系的相容性。从测试结果可以看出， KS-500产品与Thixo-Carb® 500产品力学性能数据相差不大，而NCC产品虽然具有较高的比表面积，但在固化过程中已出现发泡情况，造成胶体内部孔洞较多，力学性能显著恶化。

表4 不同纳米碳酸钙对聚氨酯密封胶应用性能的影响

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不同纳米碳酸钙在自然环境中的吸湿性能对比

在聚氨酯应用领域中，除了上述性能，纳米碳酸钙的吸湿稳定性也是一项重要考察因素。将上述3种不同纳米碳酸钙统一烘干至水份为0.20%，然后置于同一个恒温恒湿[（23±2） ℃、相对湿度（50±5）%]场所，每天记录其水份变化值，结果如图3所示。可以看出，这3种不同的纳米碳酸钙在经过10 d自然环境吸湿后，其水份基本已经达到一个稳定的水平。放置30 d后，Thixo-Carb® 500产品的水份最低，为0.29%；KS-500产品的水份紧随其后，仅为0.33%；而NCC产品的水份高达0.51%。

图3 不同纳米碳酸钙在自然环境中的吸湿性能对比

通过采用特种晶型控制剂与特殊合成的表面处理剂工艺，在生产线上成功制备了性能稳定的KS-500产品，该产品无论是吸湿稳定性还是在聚氨酯密封胶各方面的应用特性，都极为接近美国特种矿物的Thixo-Carb® 500产品，具有较高的性价比。该产品有望通过进一步改进和完善，能够在各方面性能上突破Thixo-Carb® 500产品的所有技术瓶颈，为我国纳米碳酸钙行业技术发展创新奠定良好的基础。

本文来源于《中国建筑防水》杂志社