橡膠工業(yè)大量使用碳酸鈣作為填充劑，其應(yīng)用范圍幾乎遍布各種橡膠產(chǎn)品。重鈣作為非補(bǔ)強(qiáng)填料，輕鈣或者活性鈣用作半補(bǔ)強(qiáng)填料，納米鈣作為補(bǔ)強(qiáng)填料。

下面簡(jiǎn)單說一下，納米碳酸鈣在橡膠中填充作用。

01

增韌補(bǔ)強(qiáng)作用

一般來說，納米碳酸鈣粒子在聚合物中的微觀結(jié)構(gòu)分為三種。

第一種，碳酸鈣粒子在聚合物中形成鏈?zhǔn)降牡诙奂瘧B(tài)，如果結(jié)合比較好，則這種形態(tài)結(jié)構(gòu)有很好的補(bǔ)果，碳酸鈣粒子如同剛性鏈條一樣對(duì)聚合物起到補(bǔ)強(qiáng)作用。

第二種，碳酸鈣粒子以無規(guī)則的分散狀態(tài)存在，有的聚集成團(tuán)，有的個(gè)別分散，這種分散形態(tài)既不增強(qiáng)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(jié)合，都會(huì)產(chǎn)生明顯的增強(qiáng)、增韌效果。

納米碳酸鈣的主要微觀結(jié)構(gòu)屬于第三種，因此解決分散問題是發(fā)揮潛能的關(guān)鍵問題。影響分散效果主要有粒子之間的團(tuán)聚力，納米粒子與基體之間的浸潤(rùn)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(dāng)?shù)姆稚⒛芰?，使納米碳酸鈣粒子更均勻地分布于橡膠大分子基體中。

02

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(jié)構(gòu)，使得鞋用橡膠填充后的材料的密度較重質(zhì)碳酸鈣和一些普通碳酸鈣的密度小，從而增大體積的同時(shí)相應(yīng)降低成本。

03

增強(qiáng)抗劃痕性

由于橡膠材料為非極性高聚物，在與極性無機(jī)粉體共混時(shí)由于界面結(jié)合力有限，一般容易形成明顯界面和空隙。當(dāng)共混高聚物中該情況的顆粒占有較大的比例時(shí)，材料在受到外力剪切時(shí)，顆粒及界面間隙均會(huì)發(fā)生位移現(xiàn)象和空隙體積的變化，因此在材料表面容易形成折光現(xiàn)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(jié)合力，減小界面空隙體積；納米碳酸鈣多為多孔狀團(tuán)聚顆粒且粒徑較小，當(dāng)橡膠捏合分散完全，納米碳酸鈣自身分散性能較好時(shí)，此時(shí)碳酸鈣粒子與有機(jī)高分子間結(jié)合力較強(qiáng)，一般條件下的外力剪切不能破壞顆粒與橡膠分子間的結(jié)合力，因此不會(huì)出現(xiàn)“劃痕”現(xiàn)象。

04

提高致密性

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