Как один из наиболее часто используемых добавок в резиновой промышленности, Оксид цинка в первую очередь служит активатором вулканизации и упрочняющим агентом. Он играет исключительно важную роль в процессе вулканизации каучука, повышая его механические свойства, стойкость к старению, износостойкость и устойчивость к разрывам. В зависимости от различных производственных процессов оксид цинка можно разделить на три основных типа: прямой оксид цинка, косвенный оксид цинка и гидрометаллургический цинк. Из-за различий в производственных процессах оксид цинка обладает уникальными характеристиками по размеру частиц, чистоте и удельной поверхности, что, в свою очередь, влияет на его применение в резиновых изделиях.

Производственный процесс

🔸 Прямой оксид цинка Это относится к методу производства, при котором цинксодержащие руды (например, цинковые концентраты) или отходы, содержащие цинк, подвергаются высокотемпературной обработке с целью получения цинкового пара, который затем превращается в оксид цинка посредством реакции окисления. Этот производственный процесс включает в основном следующие этапы:

• Нагрев при высоких температурах: Цинкосодержащая руда или лом восстанавливаются до цинкового пара при температурах от 900 до 1000°C.
• Окислительная реакция: цинковый пар реагирует с кислородом в воздухе с образованием оксида цинка.
• Охлаждение и сбор: Полученный порошок оксида цинка охлаждают, собирают и просеивают для получения конечного продукта.

🔸 Косвенный процесс оксида цинка Он включает нагревание цинковых слитков до их плавления и испарение в пар цинка, который затем сгорает в кислороде с образованием оксида цинка. Этот процесс состоит из следующих шагов:

• Плавление цинковых слитков: Цинковые слитки плавятся и испаряются при высоких температурах от 1300 до 1400°C.
• Окислительная реакция: испарённый цинк реагирует с кислородом в воздухе с образованием частиц оксида цинка.
• Коллекция: После охлаждения частицы оксида цинка затвердевают в порошок, который собирается путем разделения и просеивания.

🔸 Гидрометаллургия цинка Это химический метод, включающий в основном химическое осаждение оксида цинка из растворов, содержащих соединения цинка, таких как растворы сульфата цинка. Вот этапы производства:

• Кислотное выщелачивание: растворение цинксодержащих минералов или отходов в серной кислоте с получением раствора сульфата цинка.
• Реакция осадкообразования: добавьте щелочной раствор для реакции с ионами цинка в растворе, образуя осадок гидроксида цинка.
• Кальцинация и дегидратация: прокалите осадок гидроксида цинка для удаления воды, получив порошок оксида цинка.

Функция производительности

🔸 Прямой оксид цинка :

• Размер частиц: прямой оксид цинка содержит более крупные частицы, обычно от 1 до 10 микрометров, что приводит к относительно худшей способности к диспергированию.
• Чистота: Поскольку в прямом оксиде цинка в качестве исходного сырья используются руда или отходы, его чистота обычно составляет от 95% до 97%, содержая следовые примеси, такие как свинец и железо.
• Удельная площадь поверхности: удельная площадь поверхности относительно низкая, обычно составляет от 2 до 5 квадратных метров на грамм, что приводит к более слабой поверхностной активности.

🔸 Косвенный процесс оксида цинка :

• Размер частиц: косвенный процесс получения оксида цинка обеспечивает более мелкие и однородные частицы, обычно имеющие диаметр от 0,1 до 1 микрометра, что делает его тоньше, чем прямой оксид цинка.
• Чистота: Используя слитки цинка высокой чистоты, оксид цинка, получаемый методом косвенного процесса, достигает чистоты 99–99,7%, практически не содержа при этом примесей.
• Удельная площадь поверхности: Обладает более высокой поверхностной активностью, при этом удельная площадь поверхности обычно составляет от 4 до 10 квадратных метров на грамм, что подходит для применений, требующих высокой дисперсности.

🔸 Гидрометаллургия цинка :

• Размер частиц: Размер частиц может быть настроен в соответствии с условиями управления во время производства, как правило, от 0,02 до 0,2 микрометров.
• Чистота: Благодаря точному контролю примесей в процессе производства достигается наивысшая чистота, превышающая 99,9%.
• Удельная площадь поверхности: Он обладает исключительно высокой поверхностной активностью, при этом удельная площадь поверхности достигает до 50 квадратных метров на грамм.

Приложение

🔸 Прямой оксид цинка Прямой оксид цинка, благодаря своей низкой стоимости и умеренной чистоте, подходит для резиновых изделий с менее строгими требованиями к эксплуатационным характеристикам, таких как:

• Шины и резиновые сапоги: эти продукты не требуют оксида цинка высокой степени чистоты, что делает его идеальным выбором благодаря низкой стоимости.
• Низкокачественные резиновые уплотнения: такие как стандартные промышленные резиновые трубы, прокладки и т. д.

🔸 Косвенный процесс оксида цинка Благодаря высокой чистоте и отличной диспергируемости, оксид цинка косвенного процесса подходит для высокопроизводительных резиновых изделий, таких как:

• Премиум-шины: повышают износостойкость резины, устойчивость к старению и её характеристики при высоких температурах.
• Автомобильные и промышленные уплотнения: Высокая чистота оксида цинка, полученного косвенным методом, укрепляет механические свойства и стойкость резиновых изделий к старению, что делает его пригодным для сложных промышленных применений.
• Прозрачные резиновые изделия: благодаря высокой чистоте и отличной диспергируемости, оксид цинка косвенного процесса используется для производства прозрачной резины, такой как медицинские резиновые изделия и пищевая резина.

🔸 Гидрометаллургия цинка Благодаря высокой чистоте и реактивности он подходит для высокотехнологичных резиновых изделий и других промышленных применений:

• Высокопроизводительные уплотнения: обладая исключительной способностью к диспергированию и армирующими свойствами, они идеально подходят для высокопроизводительных уплотнений в аэрокосмической, автомобильной и других отраслях промышленности.
• Электронный компонент из резины: его высокая чистота отвечает строгим требованиям к электрической изоляции для резины, используемой в электронных изделиях.
• Медицинские резиновые изделия: в медицинской сфере его исключительная чистота делает его пригодным для изготовления медицинских резиновых изделий, таких как катетеры и уплотнительные кольца.

Тенденции развития

По мере того как каучуковая промышленность движется к высоким показателям производительности и экологической устойчивости, применение оксида цинка продолжает развиваться:

🔸Функциональная модификация: Улучшить межфазное сцепление между оксидом цинка и каучуком за счет модификации поверхности, такой как модификация силанами или жирными кислотами, что дополнительно усилит эффекты армирования. Альтернативно, разработать многофункциональные оксиды цинка — например, такие, которые загружены антимикробными агентами, — чтобы придать резиновым изделиям как антистарительные, так и антибактериальные свойства, делая их пригодными для медицинских резиновых изделий и резины, контактирующей с пищевыми продуктами.

🔸Снижение количества и замена: чтобы снизить затраты и экологическое давление, отрасль активно изучает методы восстановления оксида цинка. Например, можно заменять традиционный микронный оксид цинка на нанооксид цинка (сокращая его использование на 30%-50%) или смешивать его с другими оксидами металлов (например, оксидом магния, оксидом кремния), что позволяет уменьшить потребление оксида цинка, сохраняя при этом эффективность вулканизации.

В будущем с развитием технологий и повышением экологических требований применение оксида цинка в резиновой промышленности станет более широким и разнообразным.