Chất độn cho cao su silicon

CHẤT ĐỘN CHO CAO SU SILICON Trên thực tế, có rất ít ứng dụng của cao su silicon không sử dụng chất độn. Việc sử dụng chất độn không những có tác dụng làm giảm giá thành cho sản phẩm mà còn giúp tăng cường một số tính chất nhất định cho sản phẩm cao su silicon. Chất độn cho cao su silicon được chia làm hai loại chính là chất độn gia cường và chất độn trơ. Chất độn trơ có tác dụng tác dụng chính là giúp làm giảm giá thành trên mỗi đơn vị sản phẩm, bên cạnh đó chúng còn có một số tác dụng khác như tăng độ bền nhiệt, tạo màu sắc hay tăng tính dẫn điện cho sản phẩm. Các loại bột màu dạng oxit như các oxit sắt có tác dụng tăng độ bền nhiệt và khả năng chống oxy hóa cho sản phẩm cao su silicon dùng trong môi trường nhiệt độ cao và có tính oxy hóa. Than đen, tuy được sử dụng nhiều trong cao su hữu cơ như là một loại chất độn gia cường, được sử dụng trong cao su silicon nhằm tăng tính dẫn điện và tạo màu cho sản phẩm. Các loại chất độn trơ khác bao gồm canxi cacbonat dạng bột, đất sét, các muối silicat và aluminat, các loại oxit titan, oxit nhôm, oxit kẽm dạng khói... Ngược lại, chất độn gia cường được sử dụng nhằm tăng các tính chất cơ - lý cho sản phẩm cao su silicon như độ bền kéo, độ bền xé, khả năng chống mài mòn... Loại chất độn gia cường thông dụng nhất cho cao su silicon là chất độn silica, được sử dụng dưới nhiều dạng như silica khói, silica kết tủa, gel silica dehydrat hóa, mùn silica và silica tự nhiên nghiền mịn tinh. Kích thước, cấu trúc cũng như hóa tính bề mặt chất những loại chất độn này đóng một vai trò quan trọng trong quyết định tính chất sử dụng của sản phẩm. Tiêu chí quan trọng nhất cho chất đôn gia cường là có diện tích bề mặt lớn và khả năng liên kết với nền polyme tốt thông qua liên kết Van der Waals hay liên kết hydro. Nghiên cứu cho thấy rằng chất độn silica dạng khói cho tác dụng gia cường tốt nhất với diện tích bề mặt riêng lên tới 200 m2/g. Các tiêu chí khác để đánh giá tính chất của chất độn cường bao gồm tính axit bề mặt, độ hấp phụ nitơ, độ hấp phụ dầu và sự phân bố kích thước hạt vật liệu. Một nhược điểm của việc sử dụng chất độn silica trong cao su silicon là gây ra sự khâu mạng sớm của cao su nguyên liệu, gây khó khăn trong quá trình gia công mà nguyên nhân là do hoạt tính silanol bề mặt của chất độn silica. Có hai hướng để hạn chế vấn đề này. Đầu tiên có thể kể đến việc sử dụng các chất hóa dẻo và các chất trợ gia công nhằm làm tăng tính mềm dẻo của cao su nguyên liệu, giúp tăng khả năng gia công. Kế đến là tiến hành xử lý bề mặt chất độn nhằm giảm hoạt tính silanol bề mặt của chất độn silica, tuy nhiên điều này có thể gây suy giảm khả năng liên kết silica - silica và silica - nền polyme của sản phẩm sau này. Một phương pháp xử lý bề mặt chất độn silica thông dụng là cho tiếp xúc với hơi nóng của các hợp chất clorosilan, các oligome siloxan mạch vòng và hexametyldisilazan. Hình 1. Cấu trúc bề mặt của chất độn silica SILOXANE : Nhóm siloxan ISOLATED HYDROXYL : Nhóm hydroxyl nằm riêng rẽ ADJACENT HYDROXYLS (HYDROGEN BOND) : Các nhóm hydroxyl nằm cạnh nhau, liên kết với nhau bởi liên kết hydro