硅酮胶是目前玻璃幕墙建筑的主要结构粘接和密封材料，纳米碳酸钙可以在一定程度上替代白炭黑用于填充硅酮胶，是硅酮胶的主要生产原料，纳米碳酸钙作为硅酮胶的填充剂、增强剂，可以大大地降低制品的成本，改善制品的加工性能，极大地提高胶的拉伸强度、撕裂强度等力学性能，通过对纳米碳酸钙晶型、粒径及表面处理的控制，从而使制品获得优良的触变性能和抗流挂性能。

 

1、硅酮胶用纳米碳酸钙质量指标要求

 
（1）晶型
 
　　纳米碳酸钙的晶型应与硅酮胶的生产配方、制品的加工技术及设备条件相适应，一般地讲，立方体、菱形六面体、立方体部分呈链锁状晶型的适应性比较广泛。
 
（2）粒径
 
　　中性密封胶填充的纳米碳酸钙主要有两种：粒径分别在40-60nm和80-120nm。根据硅酮胶产品的性能要求，两种纳米碳酸钙产品可进行混合级配使用，质量比为1:1；或用粒径较细的纳米碳酸钙和重质碳酸钙（<10μm）级配。
　　在实际应用中，40-60nm纳米碳酸钙产品表现出较为明显的补强和拉伸性能。但由于产品粒径较小，且二次粒子团聚严重，破碎解聚效果不好，容易在硅酮胶制品中出现外观不光亮，甚至有细小颗粒的情况，致使部分硅酮胶企业不得不采用两辊研磨设备进行研磨。
　　80-120nm纳米碳酸钙产品则具有较好的分散加工性能，不需要两辊研磨，具有良好的外观性能，制品表面较为光亮，该产品表观密度较小（0.6～0.7g/cm3），因此能降低硅酮胶制品的密度，从而降低成本。
 
（3）团聚粒径
 
　　为确保纳米碳酸钙对硅酮胶填充的补强性和拉伸性能，在纳米碳酸钙制备过程中石灰乳碳酸化工序一般控制晶体一次粒径在40-60nm或60-80nm。但随着晶体一次粒径减小，产品比表面积和表面能增大，干燥后粉体的二次粒子粒径增大。
　　粉体颗粒的这种紧密团聚也称为凝聚或硬团聚，分散、解聚都相对困难。在硅酮胶捏合过程中无法分散该硬团聚颗粒，只能通过一次或多次研磨将其分散，势必增加制造的成本。在使用过程中两辊研磨机也很难分散这种“硬团聚体”，当颗粒数量足够多时，硅酮胶制品表面就容易出现明显大颗粒或“麻面”、“雾面”等不良现象。
 
（4）水分
 
　　纳米碳酸钙水分（硅酮胶企业以挥发分为准）较高，使碳酸钙颗粒表面的羟基增多，其聚集体呈相互凝聚的倾向，在液相聚硅烷作用下形成三维网络，可使胶料的黏度增大，并在基料上形成1-3mm颗粒，造成混炼时间延长。对此可通过研磨或筛网过滤进行处理，但研磨过程中多采用敞开式，因此该团粒中水分未能及时脱出，只能研磨变小，而采用122-200μm筛网对基料进行过滤处理较为可行。
 
（5）pH值
 
　　pH值越低越好，碳酸钙返碱是轻钙生产中较常见的现象，存在的碱会与胶料中的酸性成分生成水，水很容易使硅氧烷水解产生无机颗粒，由此在胶料中形成密布的微小颗粒，并导致胶体稳定性下降，出现凝胶现象，从而影响制品的表面性能。
 
（6）表面处理
 
　　纳米碳酸钙改性效果的好坏将影响其颗粒对胶体的掺合作用，影响胶体的触变性，改性效果好将使纳米碳酸钙在聚合物中具有良好的亲和性，同时，也使应用纳米碳酸钙作填充剂的密封胶具有触变性能。
　　纳米碳酸钙表面包覆处理剂不足时，碳酸钙很难与硅酮胶相容，会出现分散困难、混炼时难“吃粉”、捏合时间延长等问题。即使充分混合后，由于碳酸钙表面缺乏足够有机物表面活性剂包覆，碳酸钙表面存在较多的羟基，这些基团能与液相硅橡胶分子链中的Si-O键形成氢键（物理吸附）。其结果将会产生两种不同的作用：一方面，导致硫化后胶料体系内聚力提高；另一方面，在体系内部产生结构化现象，导致胶料的贮存稳定性下降。
　　纳米碳酸钙表面处理剂过量，同样会对硅酮胶的生产产生不利影响。当碳酸钙表面处理剂包覆过量时，其有机基团数量明显增多（尤其以有机杂合物为主要表面处理剂的纳米碳酸钙产品更为明显），硅烷偶联剂中的部分基团会与碳酸钙表面活性剂分子中有机基团键合，从而影响对施工界面黏粘的性能。另一方面，还会使碳酸钙颗粒表面直接与硅酮胶体系氢键结合的几率减少，进而导致固化后的硅酮胶制品模量较低。
　　此外，表面处理剂中的短链有机物易挥发，当包覆过量时，产品的挥发分会升高，使硅酮胶真空捏合过程中抽出的低沸点有机物增加。
 
（7）吸油值
 
　　吸油值是密封胶专用碳酸钙的一项非常重要的指标，是影响碳酸钙在胶中浸润性的因素。配胶后可发现，碳酸钙吸油值较高时胶的触变性和各种力学性能均比较理想，但胶的粘性大，不易调整。
 
（8）比表面积
 
　　胶粘剂和密封胶中对纳米碳酸钙的比表面积以20-25m2/g为最佳，可以获得最理想的抗坍落度和可挤压性。当比表面积过大时，密封胶的可挤压性显得较差，抗拉力性随着比表面积的增加而增大，但分散性能却下降，因此，纳米碳酸钙应用于胶粘剂和密封胶中时，追求比较适中的比表面积。
 
（9）筛余物
 
　　筛余物应小于0.15%（45μm筛），筛余物过高是制品产生表面颗粒的主要原因。
 

2、硅酮胶专用碳酸钙性能指标控制

 
（1）pH的有效控制

　　通常以CaO含量为主要指标选择石灰石，考虑到碳酸钙产品的白度，一般选用杂石较少、没有山泥和砂石的石灰石，或者在入窑前对石灰石进行清洗。
　　为确保碳酸钙产品pH控制在9.0以下，高温消化（95）工艺非常必要。规模化连续生产一般采用预热消化用水的方式，提高消化水温度达50～60。
 

（2）粒径、晶形、比表面积的控制
 
　　碳酸化过程是控制碳酸钙产品性能的关键步骤。碳酸化过程对结晶大小、晶形和结晶完整度、比表面积、分散性能以及粒径分布均有很大影响。
　　碳酸化条件控制总的原则是，保证反应参数的一致性和稳定性，应根据自身工艺和设备的特点，充分保证体系中反应均化性高。一般可采用改善气体分布、强化气泥混合体系的循环以及对该体系进行高速剪切分散等手段，有效地改善产品质量。
 
（3）强化表面处理，提高加工适用性能
 
　　目前，中国碳酸钙表面处理主要采用高温和常温活化两种方式，从理论上分析同等条件下高温活化吸附更有效更完全，碳酸钙产品表面有机物包覆更完整，其缺点是能耗较高。表面活性剂的选择对产品性能也会产生一定的影响，一般多以硬脂酸皂化后进行处理。较为传统稳定。也可以采用二次包覆处理，即对已表面处理的产品进行二次干法活化处理，其主要效果是表面处理完全，产品中的水分含量更低；其次可通过二次包覆处理，改善粉体的一些物性参数，如提高产品表观密度，可缩短硅酮胶混料捏合时间，粉体在硅酮胶体系中更容易分散。高速搅拌对活化效率和效果都具有非常明显的作用，高剪切、高分散的活化技术将成为主导技术，目前的搅拌设备完全可以实现以直联方式传动的960r/min的转速。
 
（4）加强干燥解聚和分级以控制碳酸钙粉体二次粒径
 
　　根据硅酮胶企业实际生产情况看，纳米碳酸钙产品的二次粒径应控制在D90<10μm为宜，当D90<20μm时硅酮胶制品表面（未研磨条件下）会出现少量细小颗粒，当D90<30μm时硅酮胶制品表面（未研磨条件下）会出现较多细小颗粒和少量大颗粒，一般会采取研磨手段进行处理。如纳米碳酸钙粒度能达到D90<4μm且其他参数理想，则该产品较为优秀。
　　纳米碳酸钙产品在建筑用硅酮胶中的应用性能正在逐步提高完善，同时硅酮胶行业对纳米碳酸钙产品也提出越来越高的要求。一个良好的产品必须是市场所接受的产品，首先它必须质量稳定，各种质量指标波动较小；其次它必须具备良好的补强拉伸性能和卓越的加工性能及外观；另外其成本应较为合理，能创造一定的经济效益。