橡胶常用5类碳酸钙产品及指标要求

杨仪粉体 2024-09-19 20:22:51

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对于橡胶来说,碳酸钙是仅次于炭黑、白炭黑的第三大无机填充剂,在天然胶和合成胶中有一定的补强作用,既可改善或加强橡胶硫化体的抗张强度和耐磨性,提高抗撕裂强度,还可调整混炼胶的门尼粘度,增加可塑性,有利于成型,使产品尺寸更加稳定,同时降低生产成本。

目前,市场上常见的碳酸钙产品主要有轻质碳酸钙、重质碳酸钙、活性碳酸钙、纳米碳酸钙、碳酸钙晶须等。其用量约占目前橡胶制品中无机非金属填料总用量的1/4,可用于各种橡胶制品中,添加比例为10-80%。

部分应用实例如下:

轮胎:胎面炭黑用量40~50份。基本上不用非补强填料,或用少量陶土。内胎胶中可用20份左右的陶土或碳酸钙。胶带:炭黑用量25~45份。碳酸钙可用于各部件,用量10~113份。碳酸镁可用于平带封口胶和边胶浆,用量分别为40份、50份。硫酸钡用于平带擦贴胶,用量为25份。胶管:炭黑用量15~45份。碳酸钙用量33~128份,陶土用量20~50份,碳酸镁用量25份,输酸碱胶管中还用硫酸钡30份。胶鞋:黑色鞋底炭黑用量50份,超细活性碳酸钙50份,陶土40份,白色鞋底白碳黑用量55份,超细碳酸钙15份,钛白粉2份。胶布制品:碳酸钙和陶土可用于各类胶布制品,用量30~150份,硫酸钡用于气密胶布,用量为11份。模型制品:炭黑用量40~75份。白炭黑可用30份,陶土可用35份。碳酸钙可用20份。密封制品:油封可用白炭黑70份。密封条用炭黑25份,碳酸钙10份,耐油真空密封用陶土30份,炭黑40份。隔膜用炭黑15份,碳酸钙54份。胶乳制品:胶乳手套可用硫酸钡10~15份或碳酸钙5份,海绵胶乳配方中可用滑石粉20份,氯丁乳胶丝配方中可用陶土2~3份,多孔模型胶乳配方中可用陶土100份,或碳酸钙100~300份。

1、轻质碳酸钙

轻质碳酸钙在橡胶中有半补强作用,能改善橡胶的力学性能,易分散,不影响硫化速度。用于制造胶管、胶带、胶板、胶布制品、胶鞋和医用制品。在天然橡胶和丁苯橡胶中使用,用量可高达140份,在天然橡胶热水袋胶中用量达75份,在氯丁橡胶印刷胶辊中用量为20份。

《HG/T 2226-2019 普通工业沉淀碳酸钙》指标要求

2、活性轻质碳酸钙

经表面改性后的活性碳酸钙,在橡胶中有补强作用,其补强性能可与白炭黑媲美。常用作白色、浅色和彩色橡胶制品补强剂。在胶料中易分散,但生热量大,活化后硫化速度会加快。用于制造轮胎缓冲层胶、内胎、自行车内外胎、传动带覆盖胶、胶管、胶布制品和胶鞋,适用于天然橡胶、SBS及胶乳,在SBS中补强作用明显,着色性能亦佳。

《HG/T 2567-2006 工业活性沉淀碳酸钙》指标要求

3、重质碳酸钙

重质碳酸钙在橡胶中没有补强作用,在天然橡胶、合成橡胶和胶乳中起填充、增容作用,可使胶料坚挺,在胶料中易分散,也可用作隔离剂或脱模剂,白度高于90%的也可用作增白剂。可用于制造胶管、胶带、胶鞋、胶布制品、模制品、挤出制品和发泡制品。在天然橡胶、丁腈橡胶胶管中使用,用量可达80份;在天然橡胶、顺丁橡胶胶带中使用,用量可达50份;在天然橡胶绝缘胶布中使用,用量可高达200份以上。

《HG/T 3249.4-2013 橡胶工业用重质碳酸钙》指标要求

4、纳米碳酸钙

纳米碳酸钙是碳酸钙中的精品,也是一种最廉价的纳米材料,其具有的特殊量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等,使其与常规粉体材料相比在补强性、透明性、分散性、触变性等方面都显示出明显的优势,与其它材料微观结合情况也发生变化,从而引起胶料宏观性能的变化。

《GB/T 19590-2023 纳米碳酸钙》指标要求

晶形:在不同晶形的纳米碳酸钙中,以链锁状纳米碳酸钙对橡胶的补强效果最好,其次是立方体型纳米碳酸钙。

粒径:立方体型纳米碳酸钙以80~120nm为宜,纳米碳酸钙在橡胶中的应用,颗粒越细,与橡胶互相浸润的比表面积越大,以致使碳酸钙颗粒分散越来越困难,特别是80nm以下时,由于表面能的增大,在橡胶混炼时容易生热而引起粘混。

链锁状纳米碳酸钙的短径以10~30nm之间为宜,但必须进行良好的表面改性和分散处理,以提高其应用效果。

表面处理:要选择适宜的助分散剂,来提高共混及分散效果。

吸油值:橡胶用纳米碳酸钙的吸油值越高,碳酸钙对橡胶的浸润性和补强性越好。

水分:作为橡胶用填充剂,纳米碳酸钙的水分含量越低越好,一般要求小于0.5%。

纳米碳酸钙产品应用于橡胶中对其盐酸不溶物、重金属含量和pH值等方面指标要求不高。

5、碳酸钙晶须

目前,国际上已禁止在摩擦材料中使用石棉纤维,取而代之的材料主要有无机晶须、天然植物纤维、矿物纤维和有机纤维等。

碳酸钙晶须具有制备工艺较为简单、可操作性强和成本低廉等优点,适合于大规模生产,且在使用过程中不会造成污染,属于绿色环保型材料。碳酸钙晶须具有良好的物理性能、力学性能、抗热衰退与热恢复性能以及较高的耐磨性、耐热性,除此之外还具有优异的高温摩擦磨损性能。

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