Aplikasi dan pengembangan bahan bubuk anorganik dalam industri karet

Karet banyak digunakan dalam transportasi, permesinan, elektronik, pertahanan, dan sektor-sektor ekonomi nasional lainnya. Namun, karet juga memiliki kekurangan yang signifikan, seperti gaya antarmolekul yang lemah, volume bebas yang besar, dan kemampuan kristalisasi diri yang buruk, sehingga menghasilkan kekuatan dan modulus yang rendah, serta ketahanan aus yang buruk pada material karet. Oleh karena itu, perlu ditambahkan pengisi non-logam anorganik untuk memenuhi persyaratan aplikasi ini.

Secara umum, pengisi non-logam anorganik dalam karet terutama berfungsi sebagai penguat, pengisi (meningkatkan volume) dan pengurangan biaya, meningkatkan kinerja pemrosesan, mengatur karakteristik vulkanisasi, dan memberikan fungsi-fungsi khusus.

Pengisi Mineral Non-logam Anorganik yang Umum Digunakan dalam Karet

(1) Silika

Silika saat ini merupakan bahan penguat kedua yang paling banyak digunakan dalam industri karet setelah karbon hitam. Rumus kimia silika adalah SiO2·nH2O. Struktur partikelnya mengandung banyak rongga. Ketika rongga-rongga ini berada dalam kisaran 2nm-60nm, mereka mudah bergabung dengan polimer lain, yang merupakan alasan utama mengapa silika digunakan sebagai bahan penguat. Sebagai bahan penguat, silika dapat meningkatkan ketahanan aus dan sobek material secara signifikan. Silika juga dapat meningkatkan sifat mekanik ban secara signifikan dan banyak digunakan dalam kendaraan, instrumen, kedirgantaraan, dan bidang lainnya.

(2) Kalsium Karbonat Ringan

Kalsium karbonat ringan adalah salah satu bahan pengisi paling awal dan paling banyak digunakan dalam industri karet. Penambahan kalsium karbonat ringan dalam jumlah besar ke dalam karet dapat meningkatkan volume produk, sehingga menghemat karet alam yang mahal dan mengurangi biaya. Karet pengisi kalsium karbonat ringan dapat mencapai kekuatan tarik, ketahanan aus, dan sobek yang lebih tinggi daripada vulkanisat karet murni. Kalsium karbonat ringan memiliki efek penguat yang signifikan pada karet alam dan sintetis, serta dapat menyesuaikan konsistensi. Dalam industri kabel, kaolinit dapat memberikan tingkat insulasi tertentu. (3) Kaolin

Kaolinit adalah aluminosilikat hidrat, mineral lempung yang umum. Penerapan praktisnya pada karet meningkatkan elastisitas, sifat penghalang, pemanjangan, dan kekuatan lentur karet. Penambahan kaolinit termodifikasi ke dalam karet stirena-butadiena (SBR) secara signifikan meningkatkan pemanjangan, kekuatan sobek, dan kekerasan Shore karet, sekaligus memperpanjang masa pakainya.

(4) Tanah Liat

Tanah liat dapat ditambahkan selama proses produksi ban, tergantung pada kebutuhan proses produksi. Tanah liat digunakan sebagai pengisi untuk mengurangi biaya. Namun, tanah liat tersebut harus diaktivasi agar lebih mudah terikat dengan karet. Tanah liat yang diaktivasi atau dimodifikasi dapat menggantikan sebagian karbon hitam dalam formulasi.

Studi menunjukkan bahwa seiring bertambahnya jumlah tanah liat, kekerasan, tegangan tarik 300%, dan kekuatan tarik kompon karet sedikit menurun, tetapi hal ini dapat dikompensasi dengan menyesuaikan sistem vulkanisasi. Ketika digunakan dalam formulasi tapak, setelah optimasi sistem, tanah liat juga dapat mengurangi hambatan gelinding.

(5) Barium Sulfat

Barium Sulfat dapat secara efektif meningkatkan ketahanan anti-penuaan dan cuaca pada produk karet seperti karet ban dan ban. Selain itu, dapat meningkatkan kehalusan permukaan produk karet. Sebagai pengisi karet bubuk, tidak hanya dapat meningkatkan laju aplikasi bubuk, tetapi juga memiliki keunggulan yang jelas dalam hal biaya ekonomis.

(6) Talk

Serbuk talk biasanya dibagi menjadi bubuk talk industri umum dan bubuk talk ultrahalus. Bubuk talk industri umum, sebagai pengisi karet, tidak berperan sebagai penguat dan hanya memiliki efek yang dapat diabaikan dalam meningkatkan sifat fisik karet. Oleh karena itu, bubuk talk industri umum sering digunakan sebagai agen pemisah. Di sisi lain, bubuk talk ultrahalus memiliki efek penguat yang baik. Jika digunakan sebagai pengisi karet, kekuatan tarik karet itu sendiri setara dengan efek yang dihasilkan oleh silika.

(7) Grafit

Grafit termasuk dalam mineral non-logam silikat lamelar dan memiliki konduktivitas termal, konduktivitas listrik, dan pelumasan yang baik. Penggunaan grafit sebagai pengisi karet melibatkan proses yang serupa dengan yang digunakan untuk montmorillonit, di mana grafit dipecah menjadi partikel berukuran nano menggunakan teknik khusus. Ketika nanopartikel ini bergabung dengan matriks karet, berbagai sifat fungsional karet akan meningkat. Misalnya, konduktivitas listrik, konduktivitas termal, kedap udara, dan sifat mekanis semuanya meningkat secara signifikan.