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橡膠工業大量使用碳酸鈣作為填充劑

橡膠工業大量使用碳酸鈣作為填充劑,其應用范圍幾乎遍布各種橡膠產品。重鈣作為非補強填料,輕鈣或者活性鈣用作半補強填料,納米鈣作為補強填料。

下面簡單說一下,納米碳酸鈣在鞋用橡膠中填充作用。

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增韌補強作用

一般來說,納米碳酸鈣粒子在聚合物中的微觀結構分為三種。

第一種,碳酸鈣粒子在聚合物中形成鏈式的第二聚集態,如果結合比較好,則這種形態結構有很好的補強效果,碳酸鈣粒子如同剛性鏈條一樣對聚合物起到補強作用。

第二種,碳酸鈣粒子以無規則的分散狀態存在,有的聚集成團,有的個別分散,這種分散形態既不增強也不增韌。

第三種,碳酸鈣粒子比較均勻地分散在基體中,這種情況下,無論是否具有良好的界面結合,都會產生明顯的增強、增韌效果。

納米碳酸鈣的主要微觀結構屬于第三種,因此解決分散問題是發揮潛能的關鍵問題。影響分散效果主要有粒子之間的團聚力,納米粒子與基體之間的浸潤性,粒子之間在分散過程中受到的力及其類型。因此通過改變煉膠工藝給納米碳酸鈣和聚合物傳遞適當的分散能量,使納米碳酸鈣粒子更均勻地分布于橡膠大分子基體中。

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填充體積、降低成本

納米碳酸鈣在鞋用橡膠中的填充量一般在40%左右,可以較大幅度降低鞋材的制造成本;由于納米碳酸鈣顆粒具有空洞結構,使得鞋用橡膠填充后的材料的密度較重質碳酸鈣和一些普通碳酸鈣的密度小,從而增大體積的同時相應降低成本。

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增強抗劃痕性

由于橡膠材料為非極性高聚物,在與極性無機粉體共混時由于界面結合力有限,一般容易形成明顯界面和空隙。當共混高聚物中該情況的顆粒占有較大的比例時,材料在受到外力剪切時,顆粒及界面間隙均會發生位移現象和空隙體積的變化,因此在材料表面容易形成折光現象,俗稱“劃痕”。

納米碳酸鈣由于表面通過硬脂酸鈉等處理劑處理后,提高碳酸鈣粒子與非極性橡膠分子間的結合力,減小界面空隙體積;納米碳酸鈣多為多孔狀團聚顆粒且粒徑較小,當橡膠捏合分散完全,納米碳酸鈣自身分散性能較好時,此時碳酸鈣粒子與有機高分子間結合力較強,一般條件下的外力剪切不能破壞顆粒與橡膠分子間的結合力,因此不會出現“劃痕”現象。

04

提高致密性

納米碳酸鈣相對于一些較大顆粒的無機填料,如滑石粉、重鈣等具有顆粒小,比表面積高的特點,在與橡膠大分子結合后,可以填充在大分子間的空隙中,提高有機高分子材料的致密性。



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