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重鈣、輕鈣、納米鈣、活性鈣在橡膠中的應用

   2024-01-18 鈣幫5990
核心提示:碳酸鈣具有資源廣、毒性和污染性低、白度高、填充量大和價格低等特點 ,在橡膠工業中應用廣泛 ,是橡膠制品主要的淺色填料。
     對于橡膠來說,碳酸鈣是僅次于炭黑、白炭黑的第三大無機填充劑,在天然膠和合成膠中有一定的補強作用,既可改善或加強橡膠硫化體的抗張強度和耐磨性,提高抗撕裂強度,還可調整混煉膠的門尼粘度,增加可塑性,有利于成型,使產品尺寸更加穩定,同時降低生產成本。


碳酸鈣具有資源廣、毒性和污染性低、白度高、填充量大和價格低等特點 ,在橡膠工業中應用廣泛 ,是橡膠制品主要的淺色填料。

 

 

碳酸鈣又分為重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣、納米碳酸鈣改性碳酸鈣等,不同的碳酸鈣產品在橡膠制品中所起的作用各不相同,因而其應用領域也略有差別。

 


重質碳酸鈣+橡膠

 

    重質碳酸鈣是常用的粉狀無機填料,具有純度高、惰性大、穩定性好、白度高、吸油率和折射率低、分散性好等特點,在橡膠制品中補強效果差,主要起填充作用。在天然橡膠、合成橡膠和膠乳中起填充、增容作用,可使膠料堅挺,在膠料中易分散,也可用作隔離劑或脫模劑,白度高于90%的也可用作增白劑。

 

     重質碳酸鈣硫化膠的力學性能不及輕質碳酸鈣和改性碳酸鈣硫化膠性能好,其硫化膠耐磨性和定伸應力也比不上炭黑、陶土或硅酸鹽硫化膠。并且重質碳酸鈣粒子的粒徑過大還會導致硫化膠的物理機械性能顯著下降。但是其生產成本較低,在橡膠中與其他補強劑或填充劑一起使用能夠調整硫化膠的性能并且降低生產成本。

 

重質碳酸鈣廣泛用作天然橡膠、丁苯橡膠、膠乳等的惰性填充劑,適用于制造鞋跟、鞋底、地板、膠管、發泡制品、模制品和壓出制品等。


輕質碳酸鈣+橡膠

 

     輕質碳酸鈣粉體具有顆粒形狀規則、粒度分布較窄、粒徑較小等特點。在橡膠制品中主要用作白色或淺色橡膠的補強填充劑。

 

    輕質碳酸鈣具有半補強性,能提高硫化膠的拉伸強度、撕裂強度以及耐磨性能,且在高填充下不會導致過高的定伸應力,在膠料中易分散、不影響硫化。填充輕質碳酸鈣的硫化膠物理機械性能略高于填充重質碳酸鈣的硫化膠。

 

    輕質碳酸鈣在天然橡膠和合成橡膠膠料中用量很大。在天然橡膠輪胎胎面膠中用量可達30份,簾布膠中可達50份,內胎膠中可達60份;膠管中用量可達50份,膠帶中可達20份;膠鞋中可達50份等。在天然橡膠熱水袋膠中用量達75份,在氯丁橡膠印刷膠輥中用量為20份。


納米碳酸鈣+橡膠

 

    納米碳酸鈣粉體與普通碳酸鈣粉體相比,具有小尺寸效應和表面效應,能夠產生普通碳酸鈣不具備的優異性能,在橡膠制品中主要起補強、填充、調色的作用。

 

    納米碳酸鈣活性高,補強性能遠遠大于輕質碳酸鈣,與沉淀法白炭黑相當。納米碳酸鈣在橡膠中有良好的分散性和相容性,可使橡膠易混煉、易分散、能改善膠料的加工性能,提高制品的力學性能。同時納米碳酸鈣具有空間立體結構,粒子形態多樣,研究發現不同晶型的納米碳酸鈣對橡膠的補強效果不一,其中以連鎖狀納米碳酸鈣對橡膠的補強效果最好。

 

    值得注意的是,它不但可以作為補強填充劑單獨使用,而且可根據生產需求與其他填充劑配合使用,不但可以達到補強、填充、改善加工工藝和提高制品性能的作用,還具有增白作用并部分取代白炭黑、鈦白粉等價格昂貴的白色填料。

 

    橡膠行業也是納米碳酸鈣的主要應用領域之一,主要應用于力車輪胎胎內膠和外胎、汽車輪胎內胎和外胎特殊部位、膠帶膠管、膠鞋、膠布中。適用于NR、BR、SBR等橡膠體系。


納米碳酸鈣產品應用于橡膠中對其鹽酸不溶物、重金屬含量和pH值等方面指標要求不高。


改性碳酸鈣+橡膠

 

    改性碳酸鈣又稱為活性碳酸鈣,是使用表面改性劑對輕質碳酸鈣、納米碳酸鈣進行表面改性而制得。經改性后的碳酸鈣和改性前相比一般具有粒徑小、吸油值低、分散性好、補強性好等特點。

 

改性碳酸鈣的補強性能要遠遠優于未改性碳酸鈣,其補強性主要是由于表面改性劑是具有兩親基團的有機物,即具有親水基團和親油基團,表面改性劑通過兩個基團將碳酸鈣和橡膠緊密結合在一起,這有利于提高橡膠的物理機械性能,改善加工性能,并提高制品的延伸性、拉伸強度、撕裂強度等性能。

 

填充碳酸鈣硫化膠拉伸斷面SEM

 

碳酸鈣填充硫化膠切割面SEM

 

改性碳酸鈣主要應用于輪胎、膠管、膠帶、油封和汽車配件等橡膠制品中,適用于NR、NBR、SBR等橡膠。

 

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