纳米碳酸钙在橡胶工业中主要应用于轮胎、电线、电缆、橡胶制品等,可起到增加体积,降低成本,改进橡胶加工性能的作用。
目前应用在橡胶中的碳酸钙以重质碳酸钙和普通轻质碳酸钙为主,纳米碳酸钙的应用领域和范围也在不断扩大,添加纳米碳酸钙的橡胶制品在伸长率、压缩变形、耐屈服性、抗撕裂性方面要远强于普通的碳酸钙。
通过特殊工艺处理的纳米碳酸钙,表面活性高,在紫外线照射下,可析出自由移动的电子,极易与氧气或有机物发生反应,杀死病毒和细菌,故纳米碳酸钙还具有杀菌消毒的效用。
轮胎:纳米碳酸钙可部分替代炭黑和白炭黑用于汽车轮胎的生产,但在补强效果方面仍有差距,因此在应用中以受应力较小的部位为主,如胎侧、帘布胶、气密层胶、内层胶、缓冲胶等。在生产中,纳米碳酸钙与活性氧化锌搭配使用可大幅提升轮胎胎面胶的强度。
胶管和胶带:纳米碳酸钙在胶管、胶带中主要起补强、增白,同时提高胶料分散性的效果。
电线电缆:纳米碳酸钙一般用于矿用电线电缆、高压电线电缆、船用电线电缆等的保护套和电器电线电缆胶料。
橡胶行业对纳米碳酸钙的技术要求主要有:
吸油值:橡胶行业对纳米碳酸钙的吸油值要求较高,吸油值越高,对橡胶的浸润性和补强性就越好。
晶形:由于橡胶要求补强性能非常高,故纳米碳酸钙的晶形应以链状或链锁状为主,加工时链段会相互缠绕,可增强体系的强度。
粒径:应用于橡胶中的纳米碳酸钙粒径一般以80~120nm为宜,粒径过大无法起到补强的效果,而粒径过小与橡胶浸润的接触面积增大,使分散困难,影响橡胶的混炼。
水分:水分控制应不高于0.5%,若水分过高,则硫化的焦烧时间延长,不利于硫化速率的提升。
pH值:纳米碳酸钙的pH值主要影响其硫化速率,一般应控制在9.5~10.5,若pH值偏低,则硫化速率变慢,降低效率同时增加能耗。
在橡胶中添加纳米碳酸钙,可使胶料补强效果明显提升,同时还可改善材料的抗老化性,耐油性,分散性。相比于普通轻钙产品,纳米碳酸钙的补强效果更好,但比炭黑和白炭黑差,如果用纳米碳酸钙全部取代炭黑和白炭黑,会使材料的强度降低,如果使用量太大,还会发生粘辊现象,故在技术配方上需合理调试,不断优化。