کاربرد و توسعه مواد پودری معدنی در صنعت لاستیک
لاستیک به طور گسترده در حمل و نقل، ماشین آلات، الکترونیک، دفاع و سایر بخش‌های اقتصاد ملی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، لاستیک همچنین دارای معایب قابل توجه خود، مانند نیروهای بین مولکولی ضعیف، حجم آزاد زیاد و توانایی خود تبلور ضعیف است که منجر به استحکام و مدول پایین و مقاومت سایشی ضعیف در مواد لاستیکی می‌شود. بنابراین، برای برآورده کردن الزامات این کاربردها، افزودن پرکننده‌های غیرفلزی معدنی ضروری است.
به طور کلی، پرکننده‌های غیرفلزی معدنی در لاستیک عمدتاً عملکردهای زیر را انجام می‌دهند: تقویت، پر کردن (افزایش حجم) و کاهش هزینه، بهبود عملکرد پردازش، تنظیم ویژگی‌های ولکانیزاسیون و ایجاد عملکردهای ویژه.
پرکننده‌های معدنی غیرفلزی معدنی رایج در لاستیک
(1) سیلیس
سیلیس در حال حاضر دومین عامل تقویت‌کننده پرکاربرد در صنعت لاستیک پس از کربن سیاه است. فرمول شیمیایی سیلیس SiO2·nH2O است. ساختار ذرات آن حاوی حفره‌های زیادی است. وقتی این حفره‌ها در محدوده 2 نانومتر تا 60 نانومتر باشند، به راحتی با سایر پلیمرها ترکیب می‌شوند، که دلیل اصلی استفاده از سیلیس به عنوان عامل تقویت‌کننده است. سیلیس به عنوان یک عامل تقویت‌کننده می‌تواند مقاومت سایشی و پارگی مواد را تا حد زیادی بهبود بخشد. همچنین می‌تواند خواص مکانیکی لاستیک‌ها را به طور قابل توجهی بهبود بخشد و به طور گسترده در وسایل نقلیه، ابزار، هوافضا و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
(2) کربنات کلسیم سبک
کربنات کلسیم سبک یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین پرکننده‌ها در صنعت لاستیک است. مقادیر زیادی کربنات کلسیم سبک اضافه شده به لاستیک می‌تواند حجم محصول را افزایش دهد و در نتیجه باعث صرفه‌جویی در لاستیک طبیعی گران‌قیمت و کاهش هزینه‌ها شود. کربنات کلسیم سبک پرکننده لاستیک می‌تواند به استحکام کششی، مقاومت سایشی و استحکام پارگی بالاتری نسبت به لاستیک‌های ولکانیزه خالص دست یابد. این ماده اثر تقویت‌کننده قابل توجهی در لاستیک طبیعی و مصنوعی دارد و همچنین می‌تواند قوام را تنظیم کند. در صنعت کابل، می‌تواند درجه خاصی از عایق را فراهم کند. (3) کائولن
کائولینیت یک آلومینوسیلیکات آبدار، یک کانی رسی رایج است. کاربرد عملی آن در لاستیک، خاصیت ارتجاعی، خواص بازدارندگی، افزایش طول و مقاومت خمشی لاستیک را افزایش می‌دهد. افزودن کائولینیت اصلاح‌شده به لاستیک استایرن-بوتادین (SBR) به طور قابل توجهی افزایش طول، مقاومت پارگی و سختی Shore لاستیک را بهبود می‌بخشد و در عین حال عمر مفید آن را نیز افزایش می‌دهد.
(4) خاک رس
بسته به الزامات فرآیند تولید، خاک رس را می‌توان در طول تولید لاستیک اضافه کرد. خاک رس به عنوان پرکننده برای کاهش هزینه‌ها استفاده می‌شود. با این حال، برای تسهیل اتصال با لاستیک، باید خاک رس فعال باشد. خاک رس فعال یا اصلاح‌شده می‌تواند تا حدی جایگزین کربن سیاه در فرمولاسیون شود.
مطالعات نشان می‌دهد که با افزایش مقدار خاک رس، سختی، تنش کششی 300٪ و مقاومت کششی ترکیب لاستیک کمی کاهش می‌یابد، اما این کاهش را می‌توان با تنظیم سیستم ولکانیزاسیون جبران کرد. هنگامی که در فرمولاسیون آج استفاده می‌شود، پس از بهینه‌سازی سیستم، می‌تواند مقاومت غلتشی را نیز کاهش دهد.
(5) سولفات باریم
این ماده می‌تواند به طور موثری مقاومت در برابر پیری و آب و هوای محصولات لاستیکی مانند لاستیک تایر و تسمه‌ها را افزایش دهد. علاوه بر این، می‌تواند صافی سطح محصولات لاستیکی را بهبود بخشد. به عنوان یک پرکننده پودری لاستیک، نه تنها می‌تواند میزان استفاده از پودر را بهبود بخشد، بلکه از نظر هزینه اقتصادی نیز مزایای آشکاری دارد.
(6) تالک
پودر تالک معمولاً به پودر تالک صنعتی عمومی و پودر تالک فوق ریز تقسیم می‌شود. پودر تالک صنعتی عمومی، به عنوان پرکننده لاستیک، نقش تقویت‌کننده‌ای ندارد و تأثیر ناچیزی در بهبود خواص فیزیکی لاستیک دارد. بنابراین، پودر تالک صنعتی عمومی اغلب به عنوان یک عامل جداکننده استفاده می‌شود. از سوی دیگر، پودر تالک فوق ریز اثر تقویت‌کننده خوبی دارد. اگر به عنوان پرکننده لاستیک استفاده شود، استحکام کششی خود لاستیک برابر با اثر تولید شده توسط سیلیس است.
(7) گرافیت
گرافیت متعلق به کانی‌های غیرفلزی سیلیکات لایه‌ای است و رسانایی حرارتی، رسانایی الکتریکی و روانکاری خوبی دارد. استفاده از گرافیت به عنوان پرکننده لاستیک شامل فرآیندی مشابه فرآیند مورد استفاده برای مونتموریلونیت است، که در آن گرافیت با استفاده از یک تکنیک خاص به ذرات نانومقیاس تجزیه می‌شود. هنگامی که این نانوذرات با ماتریس لاستیک ترکیب می‌شوند، خواص عملکردی مختلف لاستیک بهبود می‌یابد. به عنوان مثال، رسانایی الکتریکی، رسانایی حرارتی، هوابندی و خواص مکانیکی همگی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابند.