碳酸钙微粉磨相关：橡胶用碳（tàn）酸钙的前景分析

橡胶（jiāo）工业（yè）是国民经（jīng）济中（zhōng）的一个重要配套产业，它的产品广泛用于工业、农（nóng）业、交通（tōng）运输和人民生活各个域，其作用是独特的，是其它任何产品不能替代（dài）的。

衡量一个橡胶工（gōng）业规模和实力的一个重（chóng）要指标是（shì）橡胶消耗量（简称耗胶量）。2007年，我国耗胶量为500万吨，居世界首位。主（zhǔ）要（yào）产品中轮胎产量为3.1亿万条，超过（guò）美国居世界首位；自行车胎占世界产量的70%；胶鞋产量占世界一半以上；胶管、胶带和乳胶制品（pǐn）产量均（jun1）居世界前列。这表明我国已成为世界橡胶工业泱泱大（dà）国。

碳酸钙在橡胶工业中用途填充剂，由于（yú）它资源丰（fēng）富，价廉（lián）易得，在各类（lèi）橡胶制品中均可（kě）使用。通过超细化和表面活性处理，可以大大提升其使用性能，能部分或全部替（tì）代以石油资源为原（yuán）料的补强剂炭黑，其发展前景是十分诱人的。

在橡胶产品中的应用现状

目前在橡胶（jiāo）产品中使用的碳酸钙有三个品种：

（1）重质碳酸钙：简称重钙，由天（tiān）然石（shí）灰石、白垩、贝壳等经机械粉碎制得（dé）。粒径（jìng）10µm左右，吸油值0.28ml/g左（zuǒ）右，白度74~78%。在橡胶（jiāo）中（zhōng）没有补（bǔ）强作用（yòng），在天然（rán）橡胶、合成（chéng）橡胶和胶（jiāo）乳中起填充（chōng）、增容作用，可使（shǐ）胶料坚挺，在胶料在易分散，也可用作隔离剂或脱模剂，白度高于90%的也可用作增白剂。可用于制造胶管、胶（jiāo）带、胶鞋、胶布制品、模制品、挤出制（zhì）品和发泡制品。在天（tiān）然橡胶（jiāo）、丁腈橡胶胶管中使用，用量可达80份；在（zài）天然橡胶、顺丁橡（xiàng）胶胶带中使用，用量可达50份；在天然橡胶（jiāo）缘胶（jiāo）布中使（shǐ）用，用量可高达200份以上。

（2）轻质碳（tàn）酸钙：简称轻钙，又称（chēng）沉淀碳酸钙，是由石灰石煅（duàn）烧得到石灰，加水消（xiāo）化再碳化，脱水，干燥（zào）制得（dé）。其粒释范围0.5~6.0µm，粒子呈纺缍（duǒ）型或柱状，折（shé）光率（lǜ）1.49~1.66，吸油值0.55ml/g左右。在橡胶中有半（bàn）补强作用，能发送橡胶的（de）力学性能，易分散，不影（yǐng）响硫化速（sù）度（dù）。用于（yú）制造胶管、胶带、胶板（bǎn）、胶布制品、胶鞋和医手制品。在天然橡胶和丁苯橡胶中使用，用量可高达140份，在天然橡胶热水袋胶中用量达75份（fèn），在氯丁橡（xiàng）胶印刷胶辊中用量为20份。

（3）活性碳酸钙：简称活性钙（gài），日（rì）本称之为“白艳华（huá）”。通常在轻（qīng）钙生产装置（zhì）上碳化时加（jiā）入适当添加剂使粒子微细化，碳化后加入改性剂进行表面活性处（chù）理制得。其粒径范（fàn）围0.03~0.08µm，表面积22~50/g以上。在橡胶中有补强作（zuò）用，其补强性（xìng）能可与白炭黑媲美。常用作白色、浅色（sè）和彩色橡（xiàng）胶制（zhì）品补强（qiáng）剂。在胶（jiāo）料在易分散，但生热量（liàng）大，活化后硫化速度会加快。用于制造轮胎缓冲层胶、内胎、自行车内外胎、传（chuán）动带覆盖胶、胶（jiāo）管、胶布制品和胶鞋，适（shì）用于天然橡胶、SBS及胶（jiāo）乳，在SBS中补强作用明显，着色性能变佳。

如（rú）以耗胶量（liàng）为100计，碳（tàn）酸钙在橡胶工（gōng）业中的耗用量约为13，按此比例估算，2007年耗胶量为500万吨，碳（tàn）酸钙（gài）耗用量约为67万吨。

未来发展前景

碳酸钙在我国有丰富的资源，储量大，分布广，在橡胶中能大量填充。通过超细化、纳米化和表面活性处理，可以（yǐ）大大提升其使用（yòng）性能。

近三年来（lái）生胶和碳酸（suān）钙在主（zhǔ）要（yào）橡胶产品中的耗用量以及2010年耗（hào）用（yòng）量的预测见下表。

橡胶产品在生胶和碳酸钙的耗用量

橡胶（jiāo）产品	2005		2006		2007		2010
橡胶（jiāo）产品	胶（jiāo）	钙	胶（jiāo）	钙	胶	钙	胶	钙
轮胎	232	31	273	36.5	304	40.6	364	48.7
力车胎	32	4.3	37.7	5.1	42	5.6	50.3	6.8
胶鞋	68	9.2	80.1	10.8	89	12	107	14.4
胶（jiāo）管	27	3.6	31.8	4.2	35	4.7	42.3	5.7
胶带	10	1.4	11.8	1.7	13	1.8	16	2.2
杂品	13	1.8	15.3	2.1	17	2.3	20.4	2.8
总计	382	51.2	450	60.4	500	67	600	80.6

从上表可看出，随着各类橡胶产品耗胶量的增加，碳（tàn）酸钙的耗（hào）用量也相（xiàng）应增加。

为了适应当前橡胶产品高性能化对原（yuán）材料的要求，碳酸钙行（háng）业应当着力开发新的品种，以满足市场的需求。主要方向是：

（1）发展纳米碳酸钙：目（mù）前世界上能生产纳米碳酸钙的厂家主要由英国ICI公司（sī），法国solvay公司，美国MTI公司及日本白石（shí）公（gōng）司等。我国2006年生（shēng）产纳米碳酸钙15万吨左右。纳米碳酸钙对橡胶有较好的补强作用（yòng），在橡（xiàng）胶中使用可改善混炼工艺性能，改善混炼胶的分散性、柔软性、改善硫化胶（jiāo）的（de）坑（kēng）撕裂性能和耐曲挠性能（néng），防止（zhǐ）制品压缩后（hòu）变形。用于轮胎胎面替（tì）代20~30份高耐磨炭黑（hēi），能（néng）改（gǎi）善胎面的耐曲挠性能（néng）；在内胎胶中替代20份半补强炭黑，耐曲挠性能显著提高；用于帘布胶（jiāo）、胎（tāi）侧胶、钢丝胶、力车交均取得较好的效果。用于胶管、输送带、三角带和胶鞋部分（fèn）或全（quán）部替代炭黑，能提（tí）高扯断伸长率，改善耐曲挠性能。

（2）表（biǎo）面化学改性处理：碳酸钙是（shì）无机化合物，它与橡胶分子之间极性相关较大（dà），相互混合界面结合台力小，相容性差。加入表面（miàn）活性（xìng）剂（jì）通过化学作用减小其界面极性差异，增加（jiā）界面结（jié）合力，改善相容性就能（néng）增强对橡胶的补强作用。用脂肪酸表面活性（xìng）剂对纳米碳酸钙进行表面改性处理，就能（néng）制得（dé）超（chāo）细活性钙（白艳华（huá））。试验表明白艳华与高耐磨（mó）炭黑并用具有协同效应，将白艳华/高耐磨炭黑并用体系用于溶聚丁苯胶/天然胶和溶聚丁苯胶（jiāo）/顺丁胶并用胶，胶料硫（liú）化（huà）速度较快，加工（gōng）性能满足使用要求。

使用甲基丙烯酸（MAA）改性（xìng）纳米碳酸钙用于三元乙丙橡胶，获得了性能优良的（de）复（fù）合材料。适量加入MAA改性的纳米碳（tàn）酸钙和过氧化二异丙苯（DCP），可降低丁苯橡胶的硫化速率；当MAA改性纳米碳（tàn）酸钙用量为80份，DCP用量为（wéi）1.0份时，丁苯橡胶硫化胶的拉伸强度达到12.8mpa，扯（chě）断伸长率为620%，表（biǎo）明MAA可使纳米碳酸钙（gài）与丁苯橡胶基质之间（jiān）的作用力明显增强。

（3）攻克纳米形态分（fèn）散技术（shù）难点：在橡胶中使用纳米材料的技术难点是用现有的（de）加（jiā）工工艺和设备不能使纳米材料在橡（xiàng）胶中实现纳米（mǐ）形态分散。这是由于纳米颗粒已接受分子、原子尺寸，范德华力和分子间力使其容易团聚。用电子显微镜观察（chá）炭黑（hēi）在混（hún）炼胶中的分（fèn）散可清楚看出炭黑是以聚集态形（xíng）式（shì）分散在（zài）混炼胶中，这就是纳米（mǐ）材料主并没有获（huò）得纳米（mǐ）材料应用宝贵（guì）特性的原因。为了解决这项关（guān）键技术难题，清华大学开发了颗粒表面纳米化（huà）修饰技术，并将这项技术用于碳酸钙、白云石、硅灰石和滑石颗粒表面（miàn）修饰取得成功。北京化工大（dà）学使用表面包覆技术在纳米碳酸钙表面包覆一定致（zhì）密谋的二（èr）氧（yǎng）化硅膜，大（dà）大改善了碳酸钙的耐酸性能。有的科研单位尝试在天然胶乳或合成胶乳中混入纳米材料在各个域获得大规模应用。尤其在当前石油价（jià）格飞涨，能源紧（jǐn）缺（quē）形势加剧的情况下，从节约不（bú）可再生能源和保护环境的角度考虑（lǜ），摆脱橡（xiàng）胶配合剂对石油资源的依赖，采用天然矿物粉体材料替代（dài）以石油为原（yuán）料的补强剂炭黑是未来发展的（de）大方向。碳酸钙将以其资源储量丰富和价（jià）位（wèi）低的优势成为纳米材料市场上的“天之骄子”，前途是不（bú）可限量的。

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