橡胶用各类填料的需求与市场

保证质量

1、引言
- n* r/ n# M2 y橡胶工业是国民经济中的一个重要产业部门，它的发展与工业、农业、交通运输、国防建设和人民生活有密切的关系。
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" W0 U9 e+ D! T+ O我国是世界橡胶工业大国，年耗胶量达到235万t，仅次于美国，居世界第二位。2002年各类橡胶产品的产量为：轮胎1.3亿条，仅次于美国、日本，居世界第三位；人力车胎(自行车胎)3.5亿条，胶鞋9.6亿双，均居世界首位；输送带7388万m2，三角带6.9亿米，胶管1.9亿标米，安全套31.3亿只，均居世界前列。橡胶产品共有18个大类，5万多个规格品种，在国民经济各部门尤其是高新科技部门发挥着重要作用。

( a0 X% ]2 w* X% Y# A. f7 m  O橡胶工业大量使用填料作配合剂，其用量仅次于橡胶耗用量。补强填料用于橡胶，不仅能提高橡胶制品的强度，而且能改善胶料的加工性能，并赋予制品良好的耐磨耗、耐撕裂、耐热、耐寒、耐油等多种性能，可延长制品的使用寿命。非补强填料用于橡胶，主要起填充增容作用，某些品种也兼有隔离、脱模或着色的作用。纳米填料是指其粒径处于纳米量级(1～100nm)的填料，由于它粒径极小，比表面积很大，用于橡胶制品能使之具有高强度、高韧性、高比热、高电导率和高磁化率等宝贵特性。
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白炭黑粒子表面化学基团与炭黑完全不同。气相法白炭黑表面含有硅醇基Si—OH，沉淀法白炭黑表面含有硅醇基Si—OH及Si<(OH)：。气相法白炭黑呈酸性，沉淀法白炭黑表面呈酸性或呈碱性。呈酸性会迟延硫化速度，呈碱性则会加快硫化速度。白炭黑表面微孔多，吸湿性强，对补强不利。用硅烷偶联剂对其表面进行改性处理，能克服其弊端，改善其补强性能。对非金属矿物粉体填料进行表面改性处理，也有很好的应用效果。

3、填料在橡胶产品中的用量
+ ^9 B9 ?% x& e3 N. x8 T* S0 w) G# }在橡胶产品中，填料是用量仅次于于生胶(天然橡胶和合成橡胶)的第二大原材料。在产品配方中，如以生胶用量为100计，补强填料用量约为50，非补强填料用量约为25，这是对各类橡胶产品总和而言。具体到每一种产品，有的填料用量甚至超过橡胶，有的则低于总和平均量。以主要产品配方为例，生胶为100份。
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5 U9 }! ^# \) D/ S2 u+ {* i+ X' w9 E轮胎——胎面炭黑用量40～50份。基本上不用非补强填料，或用少量陶土。内胎胶中可用20份左右的陶土或碳酸钙。

% k7 `8 f& M6 ^/ e( ^! V胶带——炭黑用量25～45份。碳酸钙可用于各部件，用量10～113份。碳酸镁可用于平带封口胶和边胶浆，用量分别为40份、50份。硫酸钡用于平带擦贴胶，用量为25份。

胶管——炭黑用量15~45份。碳酸钙用量33~128份，陶土用量20～50份，碳酸镁用量25份，输酸碱胶管中还用硫酸钡30份。

胶鞋——黑色鞋底炭黑用量50份，超细活性碳酸钙(白艳华)50份，陶土40份，白色鞋底白碳黑用量55份，超细碳酸钙15份，钛白粉2份。
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" f& k$ ]' I; F) t% e! `& _: `( D9 T胶布制品——碳酸钙和陶土可用于各类胶布制品，用量30～150份，硫酸钡用于气密胶布，用量为11份。

模型制品——炭黑用量40~75份。白炭黑可用30份，陶土可用35份。碳酸钙可用20份。
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密封制品——油封可用白炭黑70份。密封条用炭黑25份，碳酸钙10份，耐油真空密封用陶土30份，炭黑40份。隔膜用炭黑15份，碳酸钙54份。

- L; f  Z* d7 n+ x5 M- n0 M, S8 Q胶乳制品——胶乳手套可用硫酸钡10~15份或碳酸钙5份，海绵胶乳配方中可用滑石粉20份，氯丁乳胶丝配方中可用陶土2~3份，多孔模型胶乳配方中可用陶土100份，或碳酸钙100~300份。

从上述实例可以看出，在各类橡胶产品中大量使用补强填料和非补强填料，不同产品使用填料类型和品种不同，其用量相差很大。实际使用时要根据橡胶制品的性能要求进行配方设计，选择胶种，加入补强填料以改善力学性能，加入非补强填料改善加工性能，降低生产成本。通过硫化体系和防护体系的调整使配方优化。这是生产优质橡胶产品的基础。

% t1 ]3 G# B5 }( n2 f除了上述列举的碳酸钙、陶土、硫酸钡和滑石粉外，还有许多天然无机矿物粉体材料也可以用作橡胶填料，如含碳酸镁的白云石，含硅酸钙的硅灰石，含硫酸盐的重晶石、石膏，含无定形炭的石黑、煤粉及其他含硅的粉石英(硅藻土)、石棉、叶蜡石、煤矸石、油页岩、粉煤灰、凹凸棒土、赤泥等。橡胶制品生产厂家可以根据产品性能要求和价格选用不同的填料，通过配方试验确定其最佳配用量。
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, }; z* X9 P1 y- T4、橡胶填料的市场与价格分析
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5 H* l! B/ r' `; x. w, r7 p# ?4 d市场需求
橡胶产品按生胶消费量为100，补强填料用量为50(其中炭黑为45.5，白炭黑为4.5)，非补强填料为25(其中陶土为9，碳酸钙为4，其他非金属矿粉体填料为12)比例估算，世界及我国橡胶填料的市场需求见表1。
表1
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地区 1 [  q8 I& r/ j& y	年份 ( I0 _; l' ]& C( k	生胶	炭黑 * Z/ n* D; F* ^9 N! _/ E( ^( ~/ ?' N	白炭黑 8 O) r8 u$ [* |7 E, H( ~	陶土 : M  T/ Y1 V& t. x	碳酸钙	其他 - z4 I% n9 V. M8 c( l4 b* h6 I
世界 1 d1 t! H$ n1 I+ D% q, [% }	2002	1502"	683	68	135	60 7 K1 n# Z1 d& x7 y  C	180 4 I6 ^  k+ x1 A5 F6 a$ ]" p$ Y
. @4 J- {2 A+ f9 }% Q" y	2006	1705" 0 B* b- J! [5 }; R	776	77 4 i2 I9 x! n& @; L# D* v	153	68 ) W5 f) o5 A+ }+ ]	205 3 R2 U! _# c" T8 D" \3 t+ w
中国 & Z* I: D4 H# I	2002	235	107 6 V5 i! D8 B7 d) _	10 0 c" }$ p4 i/ ~* ~5 g$ R	2l 8 g( W! f, H' ?' X) `	9	28
/ P' S9 f+ b) q	2005	245 ; H3 f  X" H/ r% u, _; m	112 0 f# d' Y' f, ?# P3 A/ w	11 ) F* _$ v. P9 X6 Y' J+ T5 i+ [3 T- N7 I	22	10 ' L# Q& ^+ T& ~2 x( O& P; F5 x	29
0 P' }6 B" i: P4 X5 b" n	2010 , f; O) s0 O5 ]3 C. E	295 0 _. P3 q. z  i) B	134 # D$ }- Z2 t9 u	13 6 q5 X" }% E$ o$ @$ _3 H, Y	27 6 k; y; [9 U; W$ R& k+ U+ b+ X; m; p	12 & X" g6 w+ k; r1 F& Y	35

★数据来源于IISP,,P统计资料
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5 }+ Y: o" G- o" E4.2
价格分析
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2003年国内主要橡胶补强填料参考价格见表2，部分非金属矿物粉体填料参考价见表3。
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" y/ E+ X2 f) A7 m从表2、表3可以看出：
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(1)虽然炭黑在橡胶中的补强性能优于白炭黑，但白炭黑的价格却高于炭黑。其主要原因在于炭黑仅能用于制造黑色橡胶制品，白色、浅色和彩色橡胶制品以及透明橡胶制品只能用白炭黑作为补强填料。白炭黑生产成本高，使用价值高，故而售价亦高。
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(2)非矿粉体填料的价格大大低于炭黑和白炭黑，主要是因为我国非金属矿物资源非常丰富，生产成本低。橡胶产品使用非矿粉体填料不仅能降低生产成本，还能改善生产工艺和产品使用性能。

(3)通常非矿粉体填料对橡胶产品没有补强效能，仅起填充增容作用。通过两个途径可以使其性能优化：一是对其微米级、亚微米级的粉料进行表面化学改性处理，即可使之由非补强型转变为补强型。典型例子是用硅烷偶联剂处理硅铝酸盐类矿粉制得的补强剂6851系列产品，补强性能接近半补强炭黑，用于各类橡胶在保持配方力学性能的基础上提高了耐热性能，改善了工艺性能，降低了生产成本。二是将矿粉细化到纳米级(1～100nm)最成功的产品是纳米碳酸钙，其代表品种是经过表面改性处理的“白艳华”，补强性能可与白炭黑比美。研究开发取得可喜成果的还有纳米粘土(蒙脱土)，它能显著提高橡胶的强度、耐磨性和耐热性。国外大的跨国橡胶轮胎公司把注意力转向这一类产品，有望用作环保型绿色轮胎的补强填料，部分或全部替代炭黑使用。

0 ?# R) b: E! ]( h5 A/ g2 Y& l表2
主要橡胶补强填料参考价格
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品名 ) s8 e  P$ J/ R" `$ N7 S	规格型号	价格(人民币元/吨)
中超耐磨炉黑 高耐磨炉黑 快压出炉黑 通用炉黑 + k, E6 v; @0 F4 `1 J/ N" e4 k% ]# p* Q	N220 N330 6 \1 y# Y% j8 \* H. WN550 7 ^/ r, j+ M& \$ @( {5 U/ V; NN660 $ U6 w# y2 T# P4 g	4700～5300 4500～5000 4500～4900 4400～4800
白炭黑 4 c& o5 p' y8 E5 H5 |9 G" k	HT599 HT299-1 HT299-2 HTl99	8000 5600 8 L' z0 ~; b8 I; V. f% i: J0 ~5000 3 @3 D5 P* g( [" |5400
表3 部分非矿粉体填料参考价格
品 6 C! ?: P5 e2 N7 _0 v名 $ `$ b$ [: G; S% n9 M  w  Q	规格	价格(人民币元/吨)
陶土 ! C2 r) a" i0 X4 k3 Z6 ^0 B, c! [	325目	1600～2000
重质碳酸钙   m$ f  e7 M: I* m0 x6 f. `	3-10~m	220～1000 ; ^! f3 ?- p2 I7 J
轻质碳酸钙	800～2500目 9 n- W) ?1 p' q6 B0 t+ v	1050～2350
活性碳酸钙 " Z4 U, d0 o6 M	325～800目 1 {0 S  {8 D% L# K2 E	950～1 600
白云石粉 5 R+ T* g# E, V% |& \! `( {( G	400目以上 - X6 G- y1 j, A  ?. ~1 k! |	320
重晶石粉	325～1250目 6 ?7 }% B3 N5 }% ^	1500
叶蜡石粉	800目	1860
硅灰石粉	400目以上 5 ?: Y/ t0 a, r  G* t2 ]	1600
滑石粉	120～2500目 ' K/ e) w- i/ d% l  T5 e4 S  J	260～1 600
萤石粉	200目 - |5 x- o  H& X5 E	500～700
钾长石	200～325目	230～260 + b$ L% @6 Y8 G$ E1 o4 j
云母 / V* E3 L1 O! j6 ~1 V! B1 }	325～800目 : s# \1 k. o# a+ b; n	1300～6000 5 h% W% N  l: i$ Z- F
海泡石 2 L7 y( ?' n9 X	2～10~m	3000～4000   @4 o1 ?% }' v8 R8 a. k' D) |% }; h
石墨 % u: ?. V9 F8 _6 n2 x& N& x	含量80％～90％	1 000～3000
粉石英 $ @6 M9 u! p2 @, g- P  i: e' k	325目以上 ( d' `% P: N0 a" Y0 w; D9 H4 r	1600～2500 ( _" V8 l" z. O7 h+ K
膨润土	325目以上   Y+ I  w; R2 Z& j6 G0 Y4 K7 m0 E	1300 ; O/ K% c% T- \
凹凸棒土	325目以上	500～1 100   F, z/ l3 d! R& {% ?) F$ j" A
★经过表面化学改性处理，可作补强填料使用。

' D1 f4 C9 C9 p/ R- }5、结语
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橡胶产品大量使用填料，其用量仅次于生胶耗用量。补强填料主要是炭黑和白炭黑，其用量约占生胶耗用量的一半；非补强填料主要是各种非金属矿物粉体材料，其耗用量约占生胶耗用量的1/4。随着生胶耗用量的增加，各类填料的需求量亦相应增加。不同橡胶产品依据其性能要求选用不同的填料品种、规格和用量。非补强填料可以通过表面化学改性处理和超细到纳米级转变为补强填料。这类新型补强填料可望用于环保绿色轮胎和高新技术橡胶产品。

0 X4 g7 j6 Y2 ?4 M# O参考文献：
, H, R& T. B: D# g' u
[1] 吕百龄，中国橡胶工业的现状和前景展望，《聚合物与助剂》，2003，(1)：1-4

[2] 于清溪等，橡胶原材料手册，化学工业出版社，1996年1月，北京。
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9 n7 _; W1 M! v4 J! a, v[3] 刘伯元等，中国非金属矿开发与应用，冶金工业出版社，2003年1月，北京。

[4] 吕百龄，纳米材料在橡胶工业中的应用，橡胶科技市场，2003。(1)：13—15

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