（中国粉体技术网/班建伟）目前，轮胎企业在发展中不仅遇到原材料全面涨价，轮胎制造成本大幅上升问题，而且国家对节能减排的要求也逐步提高。无机填料作为增容剂可降低成本，如碳酸钙和陶土已广泛应用于橡胶制品各领域，同时也是轮胎中不可缺少的填料，但总体来说，其主要是作为增容剂以降低成本。
近年来各种无机填料层出不穷，但补强效果都不理想，不可与炭黑同比，与白炭黑也有很大差距，几种常用无机填料的基本性能如表1和2所示。从表1和2可见，这些填料突出特点都是所填充胶料定伸应力较低、变形大，这与其结构有关，不像炭黑的链状结构，虽对其做了改性处理，但效果不明显，反而增加了成本，导致未能广泛推广。在考虑应用这些无机填料时，不能单从传统的物理性能来衡量，应根据其功能及在不同胶料中的作用择优而用，效果会很明显，成功的例子也不少，下面做简要介绍。
1 碳酸钙
碳酸钙由于补强性差，在轮胎中的应用受到一定限制，将向超细化发展，我国现已生产纳米碳酸钙，在某些对补强要求不高的部件中可以考虑应用。在斜交轮胎内衬层胶中，因对其性能要求不高，只要确保胎体不露帘线就可以应用。子午线轮胎气密层胶是成本最高的一个部件，其作用就是提高气密性，只要保证胶料能很好地附着在胎体上就可以添加纳米碳酸钙，并降低含胶率。在气密层胶中降低含胶率5% 就相当于节省5% 高价进口的卤化丁基橡胶(HIIR)，全行业将节省1万t的HIIR，就相当于节省10亿元。在国外子午线轮胎中，也常见采用碳酸钙作为补强填充剂，气密层胶应用碳酸钙例举如表3和4所示。
从表3和4可见，国外大轮胎公司在高性能或超高性能子午线轮胎气密层胶中已采用碳酸钙作为填料，因此在普通子午线轮胎中也可以考虑增加碳酸钙用量，以降低含胶率，在一定程度上还可以改善胶料工艺性能。
2 硅铝炭黑(SCA)
煤矿的综合利用产品SCA曾列为国家重点科技攻关项目，根据其特点在胎侧胶中应用5～10份，可延迟胎侧胶硫化起点并改善轮胎外观质量。在锦纶帘布胶中应用5～10份，对粘合性能(H抽出力)有一定提高而不影响其它性能，从而降低含胶率，节省生胶，降低成本，获得了较好的效果。在我国锦纶轮胎第二轮攻关中加以推广，原四川橡胶厂和太原橡胶厂已采用，山西阳泉炭黑厂已具备3 000 t·a 的产能。SCA 的缺点是密度较大，后来被MC(MT)炭黑取代，由于MC炭黑的密度在各种填料中是最小的，受到了用户欢迎，使用较为普遍，用量也较大。
3 绢云母粉
对铜矿山综合利用产品绢云母粉，湖南长沙矿冶研究院做了大量研发工作，并通过了原化工部技术鉴定。从表1和2可见，绢云母粉是无机填料中补强性最高的，由于其结构是层状，对胶料气体阻隔性有改善，被一些企业用于内胎胶料中。
4 化学组分以二氧化硅和三氧化二铝为主的其它填料
原桦林橡胶厂在胎侧胶中应用的活性硅灰粉(16份)也是天然矿物质，是硅灰石经粉碎(400目)所得的针状白色粉末。结果表明，采用活性硅灰粉可提高胶料耐老化、抗裂口增长和耐疲劳性能，并能改善混炼和挤出工艺性能，每千克混炼胶降低成本0.46元，按年产200万条轮胎计，可降低成本300多万元，效益十分显著。
荣成国泰轮胎有限公司在内胎胶料中应用7份活性硅白(无机短纤维、针状晶体结构的白色粉末)和活性陶土，结果表明，内胎物理性能和工艺性能都比原产品优越，并降低成本0.47元·kg 。上述这些填料有许多共同点，就是其化学组分大多数都是以二氧化硅和三氧化二铝为主，具有典型层状硅酸盐结构，有较大径厚比，因此在气体阻隔性能方面都较突出，用于内胎或气密层胶有很大优越性。其理化性能指标见表5～6。
5 高岭土
我国有很丰富的高岭土资源。以天然高岭土矿石为原料，经高温煅烧而成的高岭土是高档纸、油漆、涂料、橡胶和塑料等产品的重要原料，被列入国家火炬计划和科技部当前优先发展的高技术产业化重点领域材料类。但未经改性，其补强效果仅与MC炭黑相当，而密度大于MC炭黑，其基本性能见表8。高岭土未经改性，白度非常高，作为自胎侧或浅色制品填充剂是较理想的材料。内蒙古三保公司正在对其进行改性研究，以期达到白炭黑的补强效果。
6 白炭黑
至今为止，白炭黑是在轮胎中除炭黑以外补强效果最好的无机填料，在轮胎工业中被广泛使用，除作粘合体系的组分之一，在胎面胶中的应用国外已很普遍，在我国仍有较大差距。当今节能环保要求越来越高，发展绿色轮胎是必然趋势，而且用天然矿石作原料的白炭黑如取代1 t用油或天然气作原料的炭黑就相当于节省1．9 t的原料油，生产1 t炭黑的能耗为2．7 t标煤。因此，积极用白炭黑取代部分炭黑对节能减排具有重大意义。现代轮胎既要降低滚动阻力，又要提高抗湿滑性能，除聚合物影响以外，其次就是补强填料。目前无机填料白炭黑被各轮胎公司所关注，胎面胶应用白炭黑例举如表9所示。
从表9可见，白炭黑用量已超过炭黑成为主要补强填料，最高用量达到67份，而炭黑仅为7～8份，白炭黑最少用量也在20份以上，采用的可能是高分散性白炭黑。此外，含胶率均较低，一般在50 以下，胎面胶邵尔A型硬度均在65～70度范围内。关于动态性能，一般公认的0 ℃tan(~表征轮胎抗湿滑性能，此值均较高，一般在0．40～0．50，有很高的抗湿滑性能；而60℃ tan3表征轮胎的滚动阻力，从表9～11可见，此值都很低，在0．2左右，有很低的滚动阻力。在冬用轮胎和高性能子午线轮胎中，这几个数据都十分重要，
采用大量白炭黑的胶料也达到了其要求。生胶品种几乎都以SBR为主，是否采用了SSBR不得而知。从溶剂抽出物来看，不太可能采用充37.5份油的充油SBR。总之，大量采用白炭黑是我国今后轿车子午线轮胎发展的一个趋势，现在就应对工艺、材料做好技术准备工作。
9 结语
(1)无机填料大多是矿山资源的综合利用产品，加大推广应用力度对节能减排有重要意义。无机填料在轮胎工业中的应用要建立新的理念，改变传统的补强观点，应根据其特有的功能及在不同胶料中的关键作用择优选用，可获得降低成本和改善产品性能的综合效果。
(2)具有层状结构的硅酸盐类无机填料具有良好的气体阻隔性，当前用于成本昂贵的子午线轮胎气密层胶中，可大幅度降低材料成本，并获得良好的加工性能。
(3)发展绿色轮胎是必然趋势，胎面胶以白炭黑为主取代炭黑作补强填料，我国已落后于国外大轮胎公司近5～6年时间，应从材料上和技术上做好准备，尽快缩小这一差距，为全国节能减排做出贡献。
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