Comment le kaolin affecte les propriétés mécaniques du caoutchouc

Actuellement, les principales charges utilisées dans le caoutchouc synthétique sont le noir de carbone, le noir de carbone blanc, les silicates, les carbonates, les composés métalliques, etc. Face à la demande croissante de protection de l'environnement, le coût de production du noir de carbone et du noir de carbone blanc ne cesse d'augmenter. La recherche d'alternatives à ces substances constitue donc un axe de développement important pour l'industrie du caoutchouc.

La Chine est riche en ressources minérales de kaolin, avec 267 gisements prouvés et 2,91 milliards de tonnes de réserves prouvées. Le procédé de production du kaolin est simple et peu coûteux. Le caoutchouc naturel possède d'excellentes propriétés physico-chimiques. L'incorporation de kaolin dans le caoutchouc naturel permettrait de mieux exploiter les ressources chinoises et d'optimiser ses applications.

Li Xiaoqing et al. ont étudié les propriétés mécaniques des composites de caoutchouc renforcés par du kaolin. Les résultats expérimentaux montrent que :

(1) L'augmentation de la teneur en kaolin entraîne une hausse de la dureté Shore A du caoutchouc, ainsi qu'une diminution de sa résistance à la traction, de sa contrainte de traction (100% et 200%) et de son taux de rebond. La densité du caoutchouc est maximale avec 90 parties de kaolin, et sa résistance au déchirement maximale avec 50 parties. Malgré une diminution du rebond, le caoutchouc conserve un taux de rebond élevé, ce qui lui confère un fort potentiel de développement et d'application.

(2) La dureté Shore maximale du caoutchouc renforcé au kaolin est de 52 degrés. Comparée aux résultats de Bai Yang et al. sur les composites de caoutchouc naturel chargés de noir de carbone et de noir de carbone blanc, ainsi qu'à ceux de Ji Chunmei sur le caoutchouc naturel renforcé au noir de carbone (dureté de 60 à 70), la dureté du caoutchouc naturel chargé au kaolin est inférieure à celle du caoutchouc chargé au noir de carbone blanc et au noir de carbone.

(3) Les recherches de Peng Qianqian sur le renforcement du caoutchouc styrène-butadiène par du noir de carbone blanc montrent une résistance au déchirement de 30 à 36 kN/m, une résistance à la traction de 14,7 à 15,8 MPa et une contrainte de traction constante (100%) de 1,1 à 3,7 MPa. En comparaison, la résistance au déchirement du caoutchouc naturel renforcé par du kaolin est proche de celle du caoutchouc styrène-butadiène renforcé par du noir de carbone blanc, tandis que sa résistance à la traction et sa contrainte de traction constante (100%) sont nettement supérieures.

(4) Yao Binbin a constaté que le taux de rebond du caoutchouc naturel renforcé au noir de carbone blanc était de 461 à 481 TP3T ; Hu Baoli et al. ont constaté que le taux de rebond du caoutchouc renforcé au noir de carbone blanc était de 491 à 581 TP3T. Après comparaison, il apparaît que même avec 110 parties de kaolin, le caoutchouc renforcé conserve une élasticité élevée, avec un taux de rebond atteignant 641 TP3T. L’incorporation de kaolin dans le caoutchouc permet d’améliorer ses performances de rebond et, par conséquent, de proposer des produits en caoutchouc à haute élasticité pour le secteur industriel.