（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/遠志）隨著(zhù)橡膠應用領(lǐng)域的擴展, 無(wú)機填料在橡膠工業(yè)中的地位越來(lái)越突出, 特別是隨著(zhù)現代材料改性技術(shù)的發(fā)展, 很多改性無(wú)機填料被賦予了獨特的性能, 如耐磨性、導電性、導熱性、阻燃性、耐腐蝕性、氣密性等。
橡膠工業(yè)對被用作填料的礦物無(wú)機材料有一定的要求, 如顆粒大小和形狀、表面性質(zhì)和物化性能等, 符合要求的填料, 才能在橡膠工業(yè)中發(fā)揮應有的作用。
盡管無(wú)機填料的品種很多, 但真正在橡膠工業(yè)中廣泛使用的主要有兩種: 硅酸鹽類(lèi)與碳酸鈣類(lèi)。
一、硅酸鹽類(lèi)無(wú)機填料
硅酸鹽類(lèi)無(wú)機填料主要有陶土、滑石粉、云母粉、石棉粉等。
1. 陶土
包括高嶺土、瓷土、白土、皂土或純凈粘土, 是橡膠工業(yè)用量最大的礦物填料, 用量約占礦物填料總量的59%。其主要成分為氧化鋁和氧化硅的結晶化合物。按粒徑大小, 陶土可分為硬質(zhì)陶土、軟質(zhì)陶土、高級陶土。
a. 硬質(zhì)陶土中粒徑不大于2μm的組分占80%以上, 粒徑不小于5μm的組分占4% -8%,比表面積為22~ 26。硬質(zhì)陶土在橡膠中有半補強作用, 能改善硫化膠的物理性能, 是目前橡膠中用量最大的無(wú)機填料品種。
b. 軟質(zhì)陶土中粒徑不大于2μm的組分占50%-74% , 粒徑不小于5μm的組分占8% -30%, 比表面積為9-17 m2/g, 軟質(zhì)陶土在橡膠中無(wú)補強作用, 硫化膠的物理性能差。
c. 高級陶土的粒徑小于1μm, 含少量有機物,微量吸濕性。
在橡膠中加入陶土對膠料性能有較大影響。如隨著(zhù)用量增大, 硬質(zhì)陶土可使膠料的塑性較大幅度下降, 軟質(zhì)陶土使膠料塑性有一定程度下降,但兩者都能減小膠料收縮率, 使膠料表面光滑。隨著(zhù)陶土用量增大, 膠料的拉伸強度、定伸應力、耐磨性均有不同程度的提高, 用量為20份最好,拉斷伸長(cháng)率則隨陶土用量增大而下降。陶土屬異軸結晶系, 各向異性, 其膠料的抗撕裂性能較差,但用于丁基橡膠卻能改善其抗撕裂性能。硬質(zhì)陶土膠料比軟質(zhì)陶土膠料的抗撕裂性能好。、
2. 滑石粉
滑石粉是由天然滑石經(jīng)干法或濕法粉碎或高溫煅燒而得, 是六方或菱形結晶顆粒, 粒徑為1. 3-149μm。其化學(xué)組成為水合硅酸鎂, 用作橡膠填充劑、增容劑、隔離劑及表面處理劑。
3. 云母粉
云母粉由天然云母礦石經(jīng)干法或濕法研磨制得, 其化學(xué)成分為硅酸鉀鹽, 用作橡膠填充增量劑。絹云母粉有補強效能, 可替代部分半補強炭黑使用, 還可用作隔離劑, 由于屬單斜晶系, 結晶呈薄片狀, 能提高橡膠的阻尼性能。云母粉具有良好的耐熱、耐酸性能和電絕緣性能, 還有防護紫外線(xiàn)和放射性輻射的功能, 可用于特種橡膠制品。
4. 石棉粉
石棉粉由天然石棉礦加工制成, 其化學(xué)組成為含鎂、鐵、鈉的硅酸鹽, 呈纖維狀結晶。它對橡膠有補強作用, 突出的優(yōu)點(diǎn)是隔音、隔熱、耐酸、耐堿和絕緣, 也可用作隔離劑。
5. 長(cháng)石粉
長(cháng)石粉由天然花崗巖經(jīng)浮選, 除去二氧化硅、云母后再研磨制得。其化學(xué)成分為無(wú)水硅酸鋁, 鈉氧化物、鉀氧化物、鈣氧化物含量不同, 分別有不同含量的鈉長(cháng)石、鉀長(cháng)石和鈣長(cháng)石。長(cháng)石粉用于膠乳, 不破壞皂液性質(zhì), 能防止附聚作用, 亦可用作丁苯橡膠和聚氨酯橡膠的填充劑。
6. 煤矸石粉
煤矸石粉由天然煤矸石經(jīng)研磨而得, 其化學(xué)組成類(lèi)似高嶺土, 即為氧化硅和氧化鎂的混合物, 揮發(fā)成分含量高達27% 。煤矸石粉有半補強效能, 俗稱(chēng)硅鋁炭黑, 易混入橡膠, 分散性好, 可替代部分炭黑作補強劑使用。
7. 海泡石粉
海泡石粉由天然硅酸鎂粘土礦經(jīng)精選、深加工制得, 其化學(xué)組成為氧化硅和氧化鎂的水合物, 含少量鋁氧化物和鐵氧化物。海泡石粉在淺色橡膠制品中用作補強劑, 性能僅次于白炭黑。
8. 凹凸棒土粉
凹凸棒土粉由蒙脫石等硅酸鋁鎂類(lèi)礦物精選加工制得, 其化學(xué)成分為硅、鋁氧化物, 含少量鐵氧化物、鈣氧化物、錳氧化物, 白色纖維狀結晶,表面有凹凸溝槽, 故得此名。凹凸棒土粉是半補強類(lèi)型填充劑, 能使擠出和壓延膠料表面光滑。
二、碳酸鈣類(lèi)無(wú)機填料
碳酸鈣類(lèi)無(wú)機填料主要包括重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。
1. 重質(zhì)碳酸鈣是由天然大理石、石灰石、白堊、方解石、白云石或牡蠣、貝殼等經(jīng)粉碎、風(fēng)選制得。按粒徑大小, 重質(zhì)碳酸鈣粉可分為三飛粉和四飛粉等。重質(zhì)碳酸鈣粒徑一般在10μm左右,用于橡膠時(shí)主要起填充增容作用, 無(wú)補強效能。
2. 輕質(zhì)碳酸鈣的粒徑在0. 01 ~ 6μm之間,經(jīng)化學(xué)沉淀法制得, 有補強效果。輕質(zhì)碳酸鈣按粒徑大小分為普通輕質(zhì)碳酸鈣、超細碳酸鈣、納米碳酸鈣。超細碳酸鈣和納米碳酸鈣的粒徑在0. 01~ 0. 1μm之間, 有較好的補強效果。
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