填料在橡胶产品的作用及用量

吴忠元

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。

     橡胶产品对填料的要求
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     1一般要求
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: X5 x9 y% T# q     (1)补强填料粒子表面要有强的化学活性，能与橡胶产生良好的结合，能改善硫化胶的力学性能、耐老化性能和粘合性能。非补强填料粒子表面呈化学惰性，和橡胶不产生化学结合，不影响硫化胶的力学性能及耐候性、耐酸碱性和耐水性。

     (2)有较高的化学纯度，细度要均匀，对橡胶有良好的湿润性和分散性。
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     (3)不易挥发，无臭、无味、无毒，有较好的贮存稳定性。
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     (4)用于白色、浅色和彩色橡胶制品的填料，还要求不污染，不变色。

+ W6 c0 h6 _1 @     (5)价廉易得。
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     2性能要求
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. O$ P7 v+ u7 p% b2 ^8 X     (1)细度：一般说，补强填料颗粒越细，比表面积越大，和橡胶接触面积也越大，补强效果越好。非补强填料颗粒越细，加入橡胶后混炼效果越好。但必须分散均匀，如分散不均匀，即使颗粒很细，混炼效果亦不好。
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     (2)颗粒形状与晶型：填料颗粒形状以球形较好，片形或针形填料在硫化胶拉伸时容易产生定向排列，导致永久变形增大，抗撕裂性能降低。补强填料中炭黑和白炭黑为无定形，其他填料也有结晶型的。比如硅微粉虽与白炭黑化学成分均为二氧化硅，但前者为结晶型，后者为无定型。结晶型填料又分为异轴结晶和等轴结晶两种。同轴结晶x、y、z三轴相似，各向同性。异轴结晶x、y、z三轴有显著差异，各向异性在常用非金属矿物填料中，陶土、石墨、硅藻土属异轴结晶系。碳酸钙为等轴结晶系。要求耐磨和耐撕裂性能好的橡胶制品，不宜用异轴结晶系物质作补强填料。

     (3)表面性质：粉体填料混入橡胶，其粒子被橡胶分子包围，粒子表面被橡胶湿润的程度对补强效能有很大影响。不易湿润的颗粒，在橡胶中不易分散，容易结团，降低其补强效能。这种状况可以通过添加某些有助于增加湿润的物质得以改善。例如补强效能很小的碳酸钙，加入脂肪酸后，降低了表面张力，增加了湿润程度，提高了补强效果。

  ~% s; n9 f; z- }5 M' N7 o$ h. z     炭黑是橡胶的主要补强填料，其成分90％～99％是元素碳，其余是少量挥发分和水分。在炭黑生产过程中，其表面吸附或结合了少量羧基、醌基、酚基、内酯基等化学基团。过去曾经认为炭黑的补强效能仅取决于其粒径(比表面积)大小及结构性，而与其表面的化学性质无关。近年来大量研究结果表明，炭黑粒子表面的化学基团在混炼过程中能与橡胶起化学反应，使结合胶增加，进而增进了硫化胶的力学性能和耐老化性能。

& ]( `6 q* v/ P2 Q8 C     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)：。

, [8 @4 \1 c+ g7 A) ]    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
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     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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     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。

     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。

: e' J' o- w( J     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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     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。

, W8 P% q8 Y( `$ R     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。
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; p& ?& N6 I/ n' O9 c7 \/ J: Q  e, t     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。
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$ Q8 E8 X9 z6 w     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。

' c# d' u  ?0 Z1 d/ `9 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。

xingguang2002

楼主可否多提供些关于硅藻土和镁强粉的一些详细用途用量之类的资料？谢谢了

zsgqust

楼主辛苦了。分享了。。

yantingkai

学些了，看看了啊，呵呵

tiany

看了看，填料需要根据性能来决定