（中国粉体技术网/远志）随着橡胶应用领域的扩展, 无机填料在橡胶工业中的地位越来越突出, 特别是随着现代材料改性技术的发展, 很多改性无机填料被赋予了独特的性能, 如耐磨性、导电性、导热性、阻燃性、耐腐蚀性、气密性等。
橡胶工业对被用作填料的矿物无机材料有一定的要求, 如颗粒大小和形状、表面性质和物化性能等, 符合要求的填料, 才能在橡胶工业中发挥应有的作用。
尽管无机填料的品种很多, 但真正在橡胶工业中广泛使用的主要有两种: 硅酸盐类与碳酸钙类。
一、硅酸盐类无机填料
硅酸盐类无机填料主要有陶土、滑石粉、云母粉、石棉粉等。
1. 陶土
包括高岭土、瓷土、白土、皂土或纯净粘土, 是橡胶工业用量最大的矿物填料, 用量约占矿物填料总量的59%。其主要成分为氧化铝和氧化硅的结晶化合物。按粒径大小, 陶土可分为硬质陶土、软质陶土、高级陶土。
a. 硬质陶土中粒径不大于2μm的组分占80%以上, 粒径不小于5μm的组分占4% -8%,比表面积为22~ 26。硬质陶土在橡胶中有半补强作用, 能改善硫化胶的物理性能, 是目前橡胶中用量最大的无机填料品种。
b. 软质陶土中粒径不大于2μm的组分占50%-74% , 粒径不小于5μm的组分占8% -30%, 比表面积为9-17 m2/g, 软质陶土在橡胶中无补强作用, 硫化胶的物理性能差。
c. 高级陶土的粒径小于1μm, 含少量有机物,微量吸湿性。
在橡胶中加入陶土对胶料性能有较大影响。如随着用量增大, 硬质陶土可使胶料的塑性较大幅度下降, 软质陶土使胶料塑性有一定程度下降,但两者都能减小胶料收缩率, 使胶料表面光滑。随着陶土用量增大, 胶料的拉伸强度、定伸应力、耐磨性均有不同程度的提高, 用量为20份最好,拉断伸长率则随陶土用量增大而下降。陶土属异轴结晶系, 各向异性, 其胶料的抗撕裂性能较差,但用于丁基橡胶却能改善其抗撕裂性能。硬质陶土胶料比软质陶土胶料的抗撕裂性能好。、
2. 滑石粉
滑石粉是由天然滑石经干法或湿法粉碎或高温煅烧而得, 是六方或菱形结晶颗粒, 粒径为1. 3-149μm。其化学组成为水合硅酸镁, 用作橡胶填充剂、增容剂、隔离剂及表面处理剂。
3. 云母粉
云母粉由天然云母矿石经干法或湿法研磨制得, 其化学成分为硅酸钾盐, 用作橡胶填充增量剂。绢云母粉有补强效能, 可替代部分半补强炭黑使用, 还可用作隔离剂, 由于属单斜晶系, 结晶呈薄片状, 能提高橡胶的阻尼性能。云母粉具有良好的耐热、耐酸性能和电绝缘性能, 还有防护紫外线和放射性辐射的功能, 可用于特种橡胶制品。
4. 石棉粉
石棉粉由天然石棉矿加工制成, 其化学组成为含镁、铁、钠的硅酸盐, 呈纤维状结晶。它对橡胶有补强作用, 突出的优点是隔音、隔热、耐酸、耐碱和绝缘, 也可用作隔离剂。
5. 长石粉
长石粉由天然花岗岩经浮选, 除去二氧化硅、云母后再研磨制得。其化学成分为无水硅酸铝, 钠氧化物、钾氧化物、钙氧化物含量不同, 分别有不同含量的钠长石、钾长石和钙长石。长石粉用于胶乳, 不破坏皂液性质, 能防止附聚作用, 亦可用作丁苯橡胶和聚氨酯橡胶的填充剂。
6. 煤矸石粉
煤矸石粉由天然煤矸石经研磨而得, 其化学组成类似高岭土, 即为氧化硅和氧化镁的混合物, 挥发成分含量高达27% 。煤矸石粉有半补强效能, 俗称硅铝炭黑, 易混入橡胶, 分散性好, 可替代部分炭黑作补强剂使用。
7. 海泡石粉
海泡石粉由天然硅酸镁粘土矿经精选、深加工制得, 其化学组成为氧化硅和氧化镁的水合物, 含少量铝氧化物和铁氧化物。海泡石粉在浅色橡胶制品中用作补强剂, 性能仅次于白炭黑。
8. 凹凸棒土粉
凹凸棒土粉由蒙脱石等硅酸铝镁类矿物精选加工制得, 其化学成分为硅、铝氧化物, 含少量铁氧化物、钙氧化物、锰氧化物, 白色纤维状结晶,表面有凹凸沟槽, 故得此名。凹凸棒土粉是半补强类型填充剂, 能使挤出和压延胶料表面光滑。
二、碳酸钙类无机填料
碳酸钙类无机填料主要包括重质碳酸钙和轻质碳酸钙。
1. 重质碳酸钙是由天然大理石、石灰石、白垩、方解石、白云石或牡蛎、贝壳等经粉碎、风选制得。按粒径大小, 重质碳酸钙粉可分为三飞粉和四飞粉等。重质碳酸钙粒径一般在10μm左右,用于橡胶时主要起填充增容作用, 无补强效能。
2. 轻质碳酸钙的粒径在0. 01 ~ 6μm之间,经化学沉淀法制得, 有补强效果。轻质碳酸钙按粒径大小分为普通轻质碳酸钙、超细碳酸钙、纳米碳酸钙。超细碳酸钙和纳米碳酸钙的粒径在0. 01~ 0. 1μm之间, 有较好的补强效果。
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