橡胶补强填料的研究进展论文

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。然而在炭黑的制备和应用过程中存在一系列负面影响。炭黑是石油工业的副产品，成本高，使用过程中污染严重，因此，人们一直在寻求炭黑的替代品。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。广泛应用的无机填料的种类有：高岭土高岭土又称瓷土，是由多种矿物组成的含水铝硅酸盐的集合体，主要有用成分是高岭石。作为补强填料，高岭土掺入橡胶后，形成有机高聚物(橡胶，基体相)-无机物(高岭土，分散相)复合材料，能改善橡胶制品的物理化学性能，如力学强度、耐磨性、稳定性、耐酸碱腐蚀性以及改善胶料的加工性能。凹凸棒石凹凸棒石粘土，是一种含水富镁硅酸盐粘土。白色纤维状结晶，是半补强类型填料。由于表面含有极性的硅羟基，它和非极性面有机高分子的亲和性较差。膨润土膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿。膨润土在橡胶填料方面的应用研究，在国内与高岭土相比相对比较少。滑石滑石粉是水合硅酸镁的片状结晶，在橡胶中加入滑石粉，使挤出产品表面光滑。云母云母粉含有多种成分，主要有SiO2，含量一般在49%左右，Al2O3含量在30%左右。人造云母粉有干磨法和湿磨法两种，作为橡胶补强填料的主要是湿磨法云母粉，可改善橡胶的物理机械性能、阻燃性、绝缘性、光泽等方面的性能，可用于特种橡胶制品。碳酸钙碳酸盐类无机补强填料主要为纳米级碳酸钙和改性碳酸钙。碳酸钙作为增量填料(增大体积、降低成本)在橡胶中被广泛应用。此外，还有煤矸石粉、海泡石粉、长石粉等。煤矸石粉为氧化硅和氧化镁的混合物，类似于高岭土，俗称硅铝炭黑，易混入橡胶，分散性好，可替代部分炭黑作为补强剂使用。海泡石粉主要用于浅色橡胶制品中，性能仅次于白炭黑。长石粉用于胶乳时能防止附聚作用且不破坏皂液性质。安全、环保和节能是21世纪橡胶技术发展的主题。在提高橡胶性能的同时，必须要着力解决安全、环保和节能问题，无机填料若想在橡胶体系中获得良好的应用效果，需要解决一个普遍存在的问题就是——表面改性。上海玄珞新材料有限公司（善贞旗下），联合国内的专业院校和相关科研机构，研发出两款表面处理过的硅灰石材料：GreenThinking WL720/820，材料都具有统一的化学纯度和稳定的粒径分布及良好的化学活性，是由精选天然长针性硅灰石，经过特殊硅烷活化包覆处理精制而成，在FKM等特种胶使用中，具有良好的强度、伸长率、低压变、耐油性、高回弹等机械性能和耐磨性。 在其他橡胶塑料中，能有效提高产品的耐热、耐油、特别是高温下的撕裂性能，及产品的韧性及抗冲击能力等等。

对一般的合成橡胶来说,其拉伸强度、定伸应力等都很低,难以制造出具有使用价值的制品.因此,需要进行补强,补强是使橡胶的拉伸强度、撕裂强度、磨耗等同时获得明显提高的作用.常用的补强剂有炭黑、白炭黑、硅酸盐、活性碳酸钙、氧化锌以及一些有机化合物.炭黑是橡胶工业中主要的补强剂,几十年来,人们对炭黑补强机理进行了广泛的探讨,总结出很多学说,其中橡胶分子链活动理论较典型.该理论认为炭黑粒子表面活性是不均一的,存在着少数强活性点及大量的能量不同的吸附点.因此炭黑对其表面上的橡胶链有着不同的结合能量,可以是多数的由范德华力引起的吸附或少数的化学结合键.当炭黑补强硫化胶受到外力作用时,被吸附的橡胶链段会在炭黑粒子表面滑动伸长,于是产生以下补强效应.当分子链滑动时,大量的物理吸附的解析作用吸收外力而起到缓冲作用.由于滑动摩擦使胶料产生高滞后损耗,损耗会消耗一部分能量,并转化为热能耗散掉,从而保证橡胶不受破坏.分子链滑动的结果,是使橡胶链高度定向,使应力均匀分布,从而承担了大的应力和模量.以上效应的结果,可使橡胶的强度大大提高,抵抗破裂.