Canxi hoạt tính trong cao su đề cập đến các hợp chất canxi, như canxi cacbonat (CaCO3) hoặc canxi stearat. Chúng thường được sử dụng làm chất độn hoặc chất hỗ trợ chế biến trong các công thức cao su. Các hợp chất này có thể ảnh hưởng đến các đặc tính của cao su. Chúng bao gồm độ bền, độ mềm dẻo và độ ổn định nhiệt.
Đối với cao su, canxi cacbonat là chất độn vô cơ lớn thứ ba sau muội than và silica. Nó có thể cải thiện độ bền kéo của cao su lưu hóa. Nó có tác dụng gia cố trong cao su thiên nhiên và tổng hợp.
Cải thiện hợp chất cao su bằng cách:
- Giảm chi phí sản xuất.
- Tăng cường độ bền và khả năng chống mài mòn.
- Tăng cường khả năng chống rách.
- Tăng cường tính dẻo dai.
- Điều chỉnh độ nhớt Mooney.
- Làm mềm khuôn.
- Ổn định kích thước sản phẩm.
Canxi cacbonat có đặc điểm là nguồn tài nguyên rộng, độc tính và ô nhiễm thấp, độ trắng cao, khối lượng lấp đầy lớn và giá thấp. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành cao su và là chất độn màu sáng chính cho các sản phẩm cao su.
Canxi cacbonat được chia thành canxi cacbonat nặng, canxi cacbonat nhẹ, canxi cacbonat nano và canxi cacbonat biến tính. Các sản phẩm canxi cacbonat đóng vai trò khác nhau trong các sản phẩm cao su nên lĩnh vực ứng dụng của chúng hơi khác nhau.
Canxi cacbonat + cao su nặng
Canxi cacbonat nặng là chất độn vô cơ dạng bột thường được sử dụng. Nó có độ tinh khiết, độ trơ và độ ổn định cao. Nó rất trắng, có độ hấp thụ dầu và chỉ số khúc xạ thấp. Nó cũng phân tán tốt. Nó có tác dụng gia cố kém đối với các sản phẩm cao su, chủ yếu là làm chất độn. Nó đóng vai trò làm đầy và tương thích trong cao su thiên nhiên, cao su tổng hợp và mủ cao su. Nó có thể làm cho vật liệu cao su chắc và dễ phân tán trong vật liệu cao su. Nó cũng có thể được sử dụng như một tác nhân cô lập hoặc tác nhân giải phóng. Những chất có độ trắng cao hơn 90% cũng có thể được sử dụng như một tác nhân làm trắng.
Cao su lưu hóa canxi cacbonat nặng có tính chất kém hơn so với các phiên bản nhẹ hoặc đã được sửa đổi. Khả năng chống mài mòn và ứng suất giãn dài của nó cũng kém hơn so với cao su lưu hóa cacbon đen, đất sét hoặc silicat. Ngoài ra, các hạt canxi cacbonat lớn, nặng sẽ làm giảm tính chất của cao su lưu hóa. Chi phí sản xuất của nó thấp. Việc sử dụng nó với các tác nhân khác trong cao su có thể điều chỉnh các tính chất của cao su lưu hóa và giảm chi phí.
Canxi cacbonat nặng được sử dụng rộng rãi làm chất độn trơ trong cao su tự nhiên, cao su styren-butadien, mủ cao su, v.v. Nó thích hợp để sản xuất gót chân, đế, sàn, ống mềm, sản phẩm xốp, sản phẩm đúc và sản phẩm ép đùn.
Canxi cacbonat nhẹ + cao su
Canxi cacbonat biến tính, còn được gọi là canxi cacbonat hoạt tính, được sản xuất bằng cách biến tính bề mặt canxi cacbonat nhẹ và canxi cacbonat nano bằng cách sử dụng chất biến tính bề mặt. So với trước khi biến tính, canxi cacbonat sau khi biến tính thường có đặc điểm là nhỏ hơn kích thước hạt, giá trị hấp thụ dầu thấp, phân tán tốt và gia cường tốt.
Các đặc tính gia cố của canxi cacbonat biến tính tốt hơn nhiều so với canxi cacbonat không biến tính. Đặc tính gia cố của nó chủ yếu là do chất biến tính bề mặt là một chất hữu cơ có các nhóm lưỡng tính; nó có các nhóm ưa nước và ưa mỡ. Chất biến tính bề mặt kết hợp chặt chẽ canxi cacbonat và cao su thông qua hai nhóm, có lợi cho việc cải thiện các tính chất cơ lý của cao su, hiệu suất xử lý, độ giãn dài, độ bền kéo, độ bền xé và các tính chất khác của sản phẩm.
Nano canxi cacbonat + cao su
Bột canxi cacbonat nanomet tốt hơn bột canxi cacbonat thông thường. Nó có hiệu ứng kích thước nhỏ và hiệu ứng bề mặt cao. Những điều này mang lại cho nó những đặc tính độc đáo mà canxi cacbonat thông thường không có. Nó chủ yếu hoạt động như chất gia cường, chất độn và điều chỉnh màu sắc trong các sản phẩm cao su.
Nano canxi cacbonat có hoạt tính cao. Sự gia cường của nó tốt hơn canxi cacbonat nhẹ. Nó tương đương với silica kết tủa. Nano canxi cacbonat có khả năng phân tán và tương thích tốt trong cao su. Nó làm cho cao su dễ trộn và phân tán. Điều này cải thiện quá trình chế biến cao su và các tính chất cơ học của sản phẩm. Đồng thời, nano canxi cacbonat có cấu trúc ba chiều không gian và nhiều hình dạng hạt khác nhau. Các nghiên cứu cho thấy các dạng tinh thể khác nhau của nano canxi cacbonat có tác dụng khác nhau đối với cao su gia cường. Trong số đó, nano canxi cacbonat liên kết có tác dụng gia cường tốt nhất đối với cao su.
Điều đáng chú ý là nó có thể được sử dụng một mình làm chất độn gia cố và kết hợp với các chất độn khác tùy theo nhu cầu sản xuất. Nó không chỉ có thể đạt được các chức năng gia cố, làm đầy, cải tiến công nghệ xử lý và nâng cao hiệu suất sản phẩm mà còn có chức năng làm trắng. Chức năng và thay thế một phần các chất độn màu trắng đắt tiền như silica và titan dioxide.
Ngành cao su cũng là một trong những lĩnh vực ứng dụng chính của nano canxi cacbonat. Nó chủ yếu được sử dụng trong cao su bên trong và bên ngoài của lốp ô tô, các bộ phận đặc biệt của săm bên trong và lốp bên ngoài của lốp ô tô, ống băng, giày cao su và vải cao su. Thích hợp cho NR, BR, SBR và các hệ thống cao su khác.
Các sản phẩm nano canxi cacbonat được sử dụng trong cao su và có yêu cầu thấp về chất không hòa tan trong axit clohydric, hàm lượng kim loại nặng và giá trị pH.
Canxi cacbonat + cao su biến tính
Canxi cacbonat biến tính, còn được gọi là canxi cacbonat hoạt tính, được tạo ra bằng cách biến đổi bề mặt của canxi cacbonat nhẹ và canxi cacbonat nano bằng cách sử dụng chất biến tính bề mặt. So với trước khi biến tính, canxi cacbonat sau khi biến tính thường có đặc điểm là kích thước hạt nhỏ hơn, giá trị hấp thụ dầu thấp hơn, độ phân tán tốt và khả năng gia cố tốt.
Các đặc tính gia cố của canxi cacbonat biến tính tốt hơn nhiều so với canxi cacbonat không biến tính. Đặc tính gia cố của nó chủ yếu là do chất biến tính bề mặt là một chất hữu cơ có các nhóm lưỡng tính; nó có các nhóm ưa nước và ưa mỡ. Chất biến tính bề mặt kết hợp chặt chẽ canxi cacbonat và cao su thông qua hai nhóm, có lợi cho việc cải thiện các tính chất cơ lý của cao su, hiệu suất xử lý, độ giãn dài, độ bền kéo, độ bền xé và các tính chất khác của sản phẩm.
So sánh ảnh SEM của canxi cacbonat không biến tính và canxi cacbonat biến tính:
Canxi cacbonat biến tính chủ yếu được sử dụng trong các sản phẩm cao su như lốp xe, ống mềm, băng keo, phớt dầu và phụ tùng ô tô và phù hợp với NR, NBR, SBR và các loại cao su khác.