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橡胶填料的补强与填充

发表时间: 2022-03-02 16:04:47

作者: 广州市黄埔天泰化轻有限公司

来源: 天泰粉体

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填料是橡胶工业的主要原料之一,属粉体材料,填料用量相当大,几乎与橡胶本身用量相当。含有填料的橡胶是一种多相材料,填料能赋予橡胶许多宝贵的性能。

填料是橡胶工业的主要原料之一,属粉体材料,填料用量相当大,几乎与橡胶本身用量相当。含有填料的橡胶是一种多相材料,填料能赋予橡胶许多宝贵的性能。例如,大幅度提高橡胶的力学性能,使橡胶具有磁性、导电性、阻燃性、彩色等特殊的性能,使橡胶具有好的加工性能,降低成本等作用。

1.何为补强与填充

(1)补强

在橡胶中加入一种物质后,使硫化胶的耐磨性、抗撕裂强度、拉伸强度、模量、抗溶胀性等性能获得较大提高的行为,凡具有这种作用的物质称为补强剂。

 

(2)填充

在橡胶中加入一种物质后,能够提高橡胶的体积,降低橡胶制品的成本,改善加工工艺性能,而又不明显影响橡胶制品性能的行为,凡具有这种能力的物质称之为填充剂。最常用的填充剂主要是无机填料。如陶土、碳酸钙、滑石粉、硅铝炭黑等。

炭黑是橡胶工业中最重要的补强性填料。可以毫不夸张地说,没有炭黑工业便没有现代蓬勃发展的橡胶工业,炭黑耗量约占橡胶耗量的一半。当然,对某一种填料往往是两种作用兼有,其中一种作用为主,例如陶土加到SBR中,主要是填充作用,但也有一定的补强作用。

许多无机填料主要来源于矿物,价格较低,它们的应用范围也越来越广泛。在橡胶工业中它们的用量几乎达到了与炭黑相当的程度。特别是近来无机填料表面改性技术的研究与应用,使无机填料的应用领域更加广泛。

橡胶工业习惯把补强作用的炭黑等称为补强剂,把基本无补强作用的无机填料称为填充剂,这是按作用分类。填料按不同方法分类如下:

 

2.填料的选用

根据上述三个原则,首先选大类。例如先要决定用粉体填料还是用短纤维;用黑色的还是用浅色的;用一般的还是用特殊性能的等。

接下来选品种。例如在红色天然橡胶内胎中选用填充剂,因为要做成红色的,所以选用白色填料,价格便宜的CaCO₃较好。因为内胎强伸性能不能太低,特别要求气密性。故不能用太粗的,应选用轻质的CaCO₃。

 

3.选用填料的原则

填料的选用应注意的原则:符合填充胶料或橡胶制品物理力学性能和成品最终使用性能的要求;符合填充胶料或橡胶制品加工工艺性能的要求;成本要求和其来源稳定等其他实用要求。

 

4.选用填料的方法

根据填料的选用原则,在选择填料时首先选大类,如选定用粉状还是纤维状填料,颜色用黑色还是浅色填料,是否有特殊性质的要求等。再选具体的品种,如生产红色天然胶内胎时,首先根据红色的要求,选择白色填料,又因为碳酸钙的价格便宜,可供考虑;接着根据内胎强伸性能不能太低,而且气密性要求高,故不能用太粗的,可考虑选用轻质碳酸钙,最后再进行实验验证。

 

5.填料的性能特点

1)补强性填料

比表面积大的炭黑及白炭黑。

(2)半补强性填料

 

6.炭黑与白炭黑的应用

1)炭黑的应用

轮胎工业所使用的炭黑占橡胶工业所使用炭黑的60%~75%。现以轮胎各部位用炭黑的品种选用为例加以说明。胎面要求用高补强性炭黑,所以中国胎面中主要用N330系列或适当并用别的系列,近年来N220系列的使用有所上升;胎体主要用N700系列,近年来N600用量有所上升。其他国家在轮胎中使用的炭黑品种与中国使用的大方向是一致的,但也有一定差别。美国、西欧和日本胎面也主要用N300系列,但前苏联主要用N200系列。胎体中欧美主要用N600系列。具体品种方面,美国在胎面胶中主要用滚动阻力与磨耗具有良好平衡的N299,西欧主要用N375。在轮胎中使用炭黑所以存在这些差别,主要是因为各国情况不同。各国对轮胎的安全性、舒适性、经济性要求侧重不同,中国侧重于经济性,即耐磨性要好,寿命长;另外各国用胶不同,国外主要用合成胶,中国目前主要用天然胶;还有路面情况不同,虽然中国的路面不太好,但行驶速度低,可以算是低苛刻程度的路面。


2)白色填料的使用

一般用天然矿物和工业废渣加工的填料,由于粒子较大,主要做填充剂使用。白炭黑是浅色补强性填料。气相法白炭黑由于价格高,主要用于补强硅橡胶。沉淀法白炭黑已逐步代替了硅酸盐类白炭黑。

沉淀法白炭黑主要用于鞋类,因为它是白色的,耐磨性、防滑性、粘着性好。另外在胎面胶料和胎体胶料中掺用有助于提高抗撕裂、黏着等性能。例如,在比较苛刻的高载重轮胎胎面中掺用10~25份白炭黑就能提高它的抗剥离和抗割性,但同时橡胶的耐磨性下降,生热性提高。采用改性剂,如Si-69,能克服上述缺点。沉淀法白炭黑产量约67%用于橡胶工业,其中约45%用于鞋类,约16%用于轮胎类,约6%用于其他类产品。

 

7.降低成本的填料

天然矿物或废渣加工而得的填料,如陶土、碳酸钙、硅铝炭黑、粉煤灰等。

 

8.特殊功能的填料

阻燃的有氢氧化铝,氢氧化镁、三氧化钼、三氧化二铁等;导电的有乙炔炭黑、N472N293等导电炭黑以及金属粉等;提高耐热的有氧化锌、三氧化二铁等;增白最好用二氧化钛,还可以用硫酸钡、硅石灰等;透明性最好的是碳酸镁、碳酸锌和透明白炭黑等。

 


橡胶填料的补强与填充
填料是橡胶工业的主要原料之一,属粉体材料,填料用量相当大,几乎与橡胶本身用量相当。含有填料的橡胶是一种多相材料,填料能赋予橡胶许多宝贵的性能。
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