橡膠用碳酸鈣“補強、改性、填充”分不清？
2022-06-12
粉體網(wǎng)2480核心提示：在橡膠工業(yè)中，碳酸鈣是僅次于炭黑、白炭黑的第三大無機填充劑和補強劑。
在橡膠工業(yè)中，碳酸鈣是僅次于炭黑、白炭黑的第三大無機填充劑和補強劑。近兩年，為減少碳排放量和炭黑過度釋放造成的環(huán)境問題，碳酸鈣在橡膠中的應用受到了更多的關注。
作為填充劑碳酸鈣能夠增大橡膠的體積，降低制品的成本，改善加工工藝性能，而又不明顯影響橡膠制品性能。作為補強劑碳酸鈣可以使硫化膠的耐磨性、抗撕裂強度、拉伸強度、模量、抗溶脹性等性能獲得較大提高。
那究竟什么樣的碳酸鈣是橡膠的填充劑，什么樣的碳酸鈣是橡膠的補強劑呢？這其中，尚不存在嚴格或標準的劃分。
輕鈣是橡膠工業(yè)較為普遍使用的填充增量劑，填充量大、易擠出、光澤性好，硬度低、伸長率大，力學性能可超過陶土達到半軟質炭黑的水平?；钚约{米鈣，既能夠用作膠料的填充劑，同時具有較高的補強性能，能提升橡膠的耐磨性、抗撕裂強度、模量等性能，也可以降低生產(chǎn)成本。重鈣，在橡膠中填充性能突出，容易混合分散，配合量可達橡膠量的100%~250%，是橡膠工業(yè)中主要的低成本填充材料。
表Ⅰ《HG/T2226-2010普通工業(yè)沉淀碳酸鈣》——橡膠、塑料用普通輕質碳酸鈣指標要求
表Ⅱ《HG/T2776-2010工業(yè)微細沉淀碳酸鈣和工業(yè)微細活性沉淀碳酸鈣》——橡膠、塑料、紙張等工業(yè)用微細輕質碳酸鈣
表Ⅲ《HG/T2567-2006工業(yè)活性沉淀碳酸鈣》——塑料、橡膠、有機樹脂等工業(yè)用活性輕質碳酸鈣指標要求
表Ⅳ《HG/T2776-2010工業(yè)微細沉淀碳酸鈣和工業(yè)微細活性沉淀碳酸鈣》——橡膠、塑料、紙張等工業(yè)用微細活性輕質碳酸鈣指標要求
表Ⅴ《HG/T3249.4-2013橡膠工業(yè)用重質碳酸鈣》質量指標要求
納米碳酸鈣兼具填充和補強兩方面作用，近年來受到許多關注。但在實際應用中改性工作往往面臨困難。納米碳酸鈣表面能高，易形成穩(wěn)定的聚集體，使這些填料的分布不良。另外，大多數(shù)橡膠是疏水性的，而這些填料則是親水性的，需要進行表面處理/改性以降低填料的親水性，從而改善填料與聚合物的相互作用。
近年來，粉體表面改性技術成為人們關注的熱點技術之一。其中，表面包覆改性是表面改性技術中重要的一種。包覆，又被稱為涂覆或涂層，是利用無機物或有機物對礦粒表面進行包覆以達到改性的方法。
碳酸鈣粉體的表面包覆也是根據(jù)需要在其表面引入一層包覆層，這樣改性后的碳酸鈣可以看成是由“核層”和“殼層”組成的復合粉體。通過在碳酸鈣表面涂敷一層化學組成不同的覆蓋層（如炭黑），能夠使其與橡膠具有良好的分散性、相容性等。不同粉體包覆改性工藝，可以針對性提高其熱、機械及化學穩(wěn)定性，改變其光、磁、電、催化、親水、疏水以及燒結特性，提高其抗腐蝕性、耐久性和使用壽命等。
河北立信新材料科技有限公司公布了一種橡膠專用輕質碳酸鈣的制備方法。該技術通過控制納米碳酸鈣的制備過程，獲得了具有鏈狀晶型結構的碳酸鈣，并在碳酸鈣表面形成炭黑層，獲得與橡膠有良好相容性的活性表層。包覆后的碳酸鈣，表面能有所降低，不易發(fā)生團聚，比表面積明顯增大，分散性良好。
在橡膠生產(chǎn)過程中，碳酸鈣發(fā)揮作用也是較為復雜的過程，整體而言在諸多工藝控制之下，主要達成補強、填充、調(diào)色、改善工藝、提升制品性能、降低含膠率或取代部分白炭黑、鈦白粉等目的。 李冠韜等提供一種橡膠專用輕質碳酸鈣的制備方法。通過控制納米碳酸鈣的制備過程，獲得了具有鏈狀晶型結構的碳酸鈣，并在碳酸鈣表面形成炭黑層，獲得與橡膠具有良好相容性的活性表層。同時，這種表面具有炭黑層的鏈狀碳酸鈣，表面能有所降低，不易發(fā)生團聚，比表面積明顯增大，分散性良好。 譚樹隆等提供了一種丙烯酸酯橡膠包覆超細碳酸鈣粒子的制備方法。通過含碳碳雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑在碳酸鈣粒子表面引入活性雙鍵，然后利用改性之后的碳酸鈣粒子跟丙烯酸酯類單體共聚，達到橡膠接枝包覆碳酸鈣粒子的目的，將橡膠合成和后續(xù)硫化合二為一，避免現(xiàn)有橡膠生產(chǎn)技術中需要經(jīng)復雜的硫化過程，簡化了工藝流程。技術上，將橡膠接枝在碳酸鈣粒子表面，解決現(xiàn)有橡膠硫化過程中，碳酸鈣填料與基體橡膠相容性不理想，界面力較弱的問題。 唐文等提供一種改性碳酸鈣在電纜橡膠護套中的應用技術，能制備出具有阻燃效果，抗老化性的電纜橡膠護套。將橡膠、炭黑、改性碳酸鈣、硬脂酸、六亞甲基四胺、聚甲基丙烯酸酯、紫外線吸收劑等原料，經(jīng)過混煉、薄通、壓延、擠包護套制得電纜橡膠護套，具有較好的分散性、拉伸強度、拉伸伸長率等性能。此外，唐文等將重質碳酸鈣與其他原料高速攪拌混合，再經(jīng)過干燥、粉碎后用于橡膠制品，碳酸鈣也具有較高的分散性及明顯的補強作用。 肖毓秀等提供了一種耐磨橡膠用超細重質碳酸鈣的制備方法。將預分散劑分兩次加入，能夠避免碳酸鈣粗粉在混合和研磨過程中的團聚。碳酸鈣采用濕法研磨的方式，在研磨漿料中加入無機硅源，可以對碳酸鈣表面進行原位無機包覆，還可以用作分散劑，進一步減小了碳酸鈣在研磨過程中出現(xiàn)的團聚現(xiàn)象。包覆處理后，提升了產(chǎn)品的分散性，保證了橡膠的力學性能和耐磨性。
橡膠用碳酸鈣種類豐富，應用場景廣泛，相較炭黑、石墨烯、碳納米管等還有明顯的價格優(yōu)勢，而且下游企業(yè)應用技術成熟。目前，國內(nèi)納米碳酸鈣產(chǎn)量逐步增加，各種專用型碳酸鈣發(fā)展迅速，橡膠作為碳酸鈣競爭激烈的細分領域，技術發(fā)展備受關注。
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