對于橡膠來說,碳酸鈣是僅次于炭黑、白炭黑的第三大無機填充劑,在天然膠和合成膠中具有一定的補強作用,既可改善或加強橡膠硫化體的抗張強度和耐磨性,提高抗撕裂強度,還可調整混煉膠的門尼粘度,增加可塑性,有利于成型,使產品尺寸更加穩定,同時降低生產成本。
1、橡膠行業用什么樣的碳酸鈣?
目前,市場上常見的碳酸鈣產品主要有輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、活性碳酸鈣、納米碳酸鈣、碳酸鈣晶須等。
(1)輕質碳酸鈣
輕質碳酸鈣在橡膠中有半補強作用,能改善橡膠的力學性能,易分散,不影響硫化速度。用于制造膠管、膠帶、膠板、膠布制品、膠鞋和醫用制品。在天然橡膠和丁苯橡膠中使用,用量可高達140份,在天然橡膠熱水袋膠中用量達75份,在氯丁橡膠印刷膠輥中用量為20份。
▼《HG/T2226-2010普通工業沉淀碳酸鈣》——橡膠、塑料用普通輕質碳酸鈣指標要求
▼《HG/T 2776-2010工業微細沉淀碳酸鈣和工業微細活性沉淀碳酸鈣》——橡膠、塑料、紙張等工業用微細輕質碳酸鈣
(2)活性輕質碳酸鈣
經表面改性后的活性碳酸鈣,在橡膠中有補強作用,其補強性能可與白炭黑媲美。常用作白色、淺色和彩色橡膠制品補強劑。在膠料中易分散,但生熱量大,活化后硫化速度會加快。用于制造輪胎緩沖層膠、內胎、自行車內外胎、傳動帶覆蓋膠、膠管、膠布制品和膠鞋,適用于天然橡膠、SBS及膠乳,在SBS中補強作用明顯,著色性能亦佳。
▼《HG/T 2567-2006工業活性沉淀碳酸鈣》——塑料、橡膠、有機樹脂等工業用活性輕質碳酸鈣指標要求
▼《HG/T 2776-2010工業微細沉淀碳酸鈣和工業微細活性沉淀碳酸鈣》——橡膠、塑料、紙張等工業用微細活性輕質碳酸鈣指標要求
(3)重質碳酸鈣
重質碳酸鈣在橡膠中沒有補強作用,在天然橡膠、合成橡膠和膠乳中起填充、增容作用,可使膠料堅挺,在膠料中易分散,也可用作隔離劑或脫模劑,白度高于90%的也可用作增白劑??捎糜谥圃炷z管、膠帶、膠鞋、膠布制品、模制品、擠出制品和發泡制品。在天然橡膠、丁腈橡膠膠管中使用,用量可達80份;在天然橡膠、順丁橡膠膠帶中使用,用量可達50份;在天然橡膠絕緣膠布中使用,用量可高達200份以上。
▼《HG/T3249.4-2013橡膠工業用重質碳酸鈣》質量指標要求
(4)納米碳酸鈣
納米碳酸鈣是碳酸鈣中的精品,也是一種最廉價的納米材料,其具有的特殊量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應等,使其與常規粉體材料相比在補強性、透明性、分散性、觸變性等方面都顯示出明顯的優勢,與其它材料微觀結合情況也發生變化,從而引起膠料宏觀性能的變化。
晶形:在不同晶形的納米碳酸鈣中,以鏈鎖狀納米碳酸鈣對橡膠的補強效果最好,其次是立方體型納米碳酸鈣。
▲鏈鎖狀納米碳酸鈣
粒徑:立方體型納米碳酸鈣以80~120nm為宜,納米碳酸鈣在橡膠中的應用,顆粒越細,與橡膠互相浸潤的比表面積越大,以致使碳酸鈣顆粒分散越來越困難,特別是80nm以下時,由于表面能的增大,在橡膠混煉時容易生熱而引起粘混。
鏈鎖狀納米碳酸鈣的短徑以10~30nm之間為宜,但必須進行良好的表面改性和分散處理,以提高其應用效果。
表面處理:要選擇適宜的助分散劑,來提高共混及分散效果。
吸油值:橡膠用納米碳酸鈣的吸油值越高,碳酸鈣對橡膠的浸潤性和補強性越好。
水分:作為橡膠用填充劑,納米碳酸鈣的水分含量越低越好,一般要求小于0.5%。
納米碳酸鈣產品應用于橡膠中對其鹽酸不溶物、重金屬含量和pH值等方面指標要求不高。
▼《GB/T 19590-2011 納米碳酸鈣》——橡膠塑料用納米碳酸鈣推薦指標
(5)碳酸鈣晶須
目前,國際上已禁止在摩擦材料中使用石棉纖維,取而代之的材料主要有無機晶須、天然植物纖維、礦物纖維和有機纖維等。
碳酸鈣晶須具有制備工藝較為簡單、可操作性強和成本低廉等優點,適合于大規模生產,且在使用過程中不會造成污染,屬于綠色環保型材料。碳酸鈣晶須具有良好的物理性能、力學性能、抗熱衰退與熱恢復性能以及較高的耐磨性、耐熱性,除此之外還具有優異的高溫摩擦磨損性能。
2、橡膠行業用碳酸鈣市場前景分析
碳酸鈣是橡膠制品的主要無機非金屬填料之一,其用量約占目前橡膠制品中無機非金屬填料總用量的1/4,可用于各種橡膠制品中,添加比例為10-80%。
輪胎:胎面炭黑用量40~50份?;旧喜挥梅茄a強填料,或用少量陶土。內胎膠中可用20份左右的陶土或碳酸鈣。
膠帶:炭黑用量25~45份。碳酸鈣可用于各部件,用量10~113份。碳酸鎂可用于平帶封口膠和邊膠漿,用量分別為40份、50份。硫酸鋇用于平帶擦貼膠,用量為25份。
膠管:炭黑用量15~45份。碳酸鈣用量33~128份,陶土用量20~50份,碳酸鎂用量25份,輸酸堿膠管中還用硫酸鋇30份。
膠鞋:黑色鞋底炭黑用量50份,超細活性碳酸鈣50份,陶土40份,白色鞋底白碳黑用量55份,超細碳酸鈣15份,鈦白粉2份。
膠布制品:碳酸鈣和陶土可用于各類膠布制品,用量30~150份,硫酸鋇用于氣密膠布,用量為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。碳酸鈣可用20份。
密封制品:油封可用白炭黑70份。密封條用炭黑25份,碳酸鈣10份,耐油真空密封用陶土30份,炭黑40份。隔膜用炭黑15份,碳酸鈣54份。
膠乳制品:膠乳手套可用硫酸鋇10~15份或碳酸鈣5份,海綿膠乳配方中可用滑石粉20份,氯丁乳膠絲配方中可用陶土2~3份,多孔模型膠乳配方中可用陶土100份,或碳酸鈣100~300份。
中國是全球最大的橡膠消費國和橡膠制品生產國,消耗全球近一半的橡膠。若以耗膠量為100計,碳酸鈣在橡膠工業中的耗用量約為13%。按此比例估算,2017年我國橡膠消耗1010萬噸,碳酸鈣耗用量約為130萬噸。
“十三五”期間,我國橡膠工業銷售收入年均增長7%左右,橡膠消費年均增長6%左右,輪胎產量年均增長5%左右,橡膠工業將持續穩定發展,這將為碳酸鈣等無機填料行業提供了廣闊的市場。
隨著市場對橡膠制品性能要求的不斷提高,碳酸鈣必須走循環經濟、可持續發展之路,綜合利用清潔化生產、使企業向著大型化,產品功能化、專業化、精細化方向發展,采用新工藝、新設備,根據市場要求研發新產品,從而滿足不斷變化的橡膠市場需求。
2018年碳酸鈣精細加工應用技術提升及實操培訓班
2018年11月6日-8日 廣西賀州
培訓大綱:
1、碳酸鈣粉體清潔生產技術
2、碳酸鈣粉體精細加工制備技術
3、碳酸鈣粉體表面改性技術開發與應用
4、碳酸鈣粉體在有機聚合物材料中的應用技術
5、碳酸鈣精細加工技術實操
培訓咨詢和交流:18301216601(微信同號)
部分資料來源:橡膠用碳酸鈣發展前景、中國產業信息網
編輯整理:粉體技術網
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