Như
các loại cao su truyền thống khác, than đen là chất độn chính cho cao su
nitrile (NBR). Nó tác động lên tính chất gia công của hỗn hợp và các tính chất
của sản phẩm cao su tạo thành như độ bền kéo xé, tính kháng mài mòn, tính kháng
hóa chất, độ tưng nảy và biến dạng dư sau khi nén. Than đen có kích thước hạt mịn
(N231 và N330) tạo nên các tính chất cơ lý tốt hơn nhưng làm tăng độ nhớt, nên
chúng được dùng tốt nhất với NBR có độ nhớt thấp kết hợp với các chất hóa dẻo.
Các loại than đen phổ biến nhất là N660, N550, N774 và N990, chúng tạo nên tính
chất vật lý tốt, gia công hỗn hợp dễ dàng và chi phí hợp lý.
Bên
cạnh than đen, các ứng dụng NBR thực tế cũng yêu cầu sử dụng các chất độn sáng
màu, đặc biệt trong các ứng dụng trục cao su. Các loại thường dùng với cao su
nitrile là silica, calcium carbonate (whitting), …
Cũng
giống như than đen, các hạt mịn như silica (dạng hun khói hoặc kết tủa) cũng tạo
nên các tính chất cơ lý tốt cho các sản phẩm sáng màu nhưng chúng có hai trở ngại
chính khi sử dụng. Đầu tiên, chúng làm tăng độ nhớt của hỗn hợp, làm khó kết hợp
và gia công nên yêu cầu vật liệu đàn hồi có độ nhớt thấp và dùng nhiều chất hóa
dẻo cho quá trình gia công. Ngoài ra, diện tích bề mặt cao và khả năng phản ứng
của những chất độn với các chất kết mạng hoặc kẽm oxyt nên yêu cầu phải thêm
vào chất đông tụ silane, triethanolamine hoặc polyethylene glycol để hạn chế khả
năng phản ứng. Kẽm oxyt, hệ kết mạng nên được thêm vào sau khi chất độn silica
được kết hợp vào hỗn hợp cao su.
Calcium
carbonate nghiền không gia cường nhưng rẻ tiền và có thể kết hợp một lượng lớn
vào cao su. Calcium carbonate kết tủa có khả năng bán gia cường hỗn hợp NBR,
không ảnh hưởng vận tốc kết mạng và tạo nên tính biến dạng dư sau khi nén tốt.
Cả hai loại trên được kết hợp với các chất độn gia cường khác để tạo nên tính
chất vật lý tốt hơn.
Ngoài
ra, phải kể đến một vài chất độn có vai trò đặc biệt. Các chất độn làm chậm
cháy như: magnesium hydroxide, magnesium carbonate, zinc borate, alumina trihydrate
và antimony oxide được dùng chủ yếu với hỗn hợp NBR/PVC. Barium Sulfate tạo nên
tính trương nở trong nước thấp. Titanium dioxide được dùng làm chất màu trắng.
Zinc oxide tạo nên tính dẫn nhiệt rất tốt. Mica, alumina potassium silicate, là
chất độn tự nhiên dạng dẹt, hỗ trợ quá trình cán tráng và ép đùn.
Tham khảo từ tài liệu
Handbook of Specialty
Elastomers, Robert
C. Klingender, CRC Press, 2008, trang 63 – 66
(vtp-vlab-caosuviet)
