礦物填料在橡膠工業(yè)中的作用及常用品種

來源：中國粉體工業(yè)網(wǎng)

1 在橡膠中的作用

天然無機(jī)礦物材料在橡膠中主要用做非活性填充劑或增量劑。橡膠中大量填充這種材料主要目的是降低含膠率，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本，有時也能改善加工工藝性能，比如提高壓出、壓延速度，使壓出壓延膠料表面光滑。礦物填料比表面積到20m2/g以上時，對非結(jié)晶型橡膠有一定補(bǔ)強(qiáng)作用。在某些情況下，還能起隔離劑、脫膜劑、差色劑或表面處理劑的作用。

2 常用品種

（1）陶土：

包括高嶺土、瓷土、白土、皂土或純凈黏土。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(jié)晶化合物。

按其粒徑大小可分為：

硬質(zhì)陶土：粒徑≤2um的占80%以上，≥5um的占4-8%，比表面為22-26m2/g，在橡膠中有半補(bǔ)強(qiáng)作用，能改善硫化膠的力學(xué)性能。

軟質(zhì)陶土：粒徑≤2um的占50-74%，≥5um 占8-30%，比表面為9-17m2/g，在橡膠中無補(bǔ)強(qiáng)作用，硫化膠力學(xué)性能差。

高級陶土：粒徑≥1um，含少量有機(jī)物，微量吸濕性。

使用陶土應(yīng)嚴(yán)格控制其水分含量。水分高不易分散，硫化膠容易起跑。經(jīng)過煅燒的陶土，膠體性質(zhì)起了變化，失去了可塑性，不再適合橡膠工業(yè)使用。

加入陶土對膠料性能有如下影響： 隨著用量增加，硬質(zhì)陶土膠料可塑性下降，軟質(zhì)陶土影響不顯著。但兩者都能減小收縮率，使表面光滑。

隨著用量增加，扯斷強(qiáng)度、耐磨性、定伸強(qiáng)力均提高，用量為20份最好。伸長率則隨用量增加而下降。

由于陶土屬異軸結(jié)晶系，各向異性，耐撕裂性能差。但用于丁基橡膠卻能改善其耐撕裂性能，硬質(zhì)陶土比軟質(zhì)陶土耐撕裂性能好。

由于硬質(zhì)陶土粒徑比軟質(zhì)陶土小，其膠料生熱比軟質(zhì)陶土高。 膠料的回彈性軟質(zhì)陶土高于硬質(zhì)陶土。 軟質(zhì)陶土膠料比硬質(zhì)陶土膠料永久變形小。

硬質(zhì)陶土膠料的龜裂增長比軟質(zhì)陶土膠料慢。

（2）碳酸鈣：

是橡膠工業(yè)中用量僅次于陶土的礦物材料，其用量約占無機(jī)礦物填料總量的27%。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)選到一定細(xì)度制得。

按粒徑大小可分為：

重質(zhì)碳酸鈣：又稱重鈣。粒徑在10um左右。用于橡膠主要起填充增容作用，無補(bǔ)強(qiáng)效能。

輕質(zhì)碳酸鈣：又稱輕鈣。粒徑在0.5-6um之間，由沉淀法制得，有半補(bǔ)強(qiáng)效能。 超細(xì)碳酸鈣：粒徑在0.01-0.1um之間，有較高的步槍效能。

（3）其他礦物填料：

滑石粉：由天然滑石經(jīng)干法、濕法粉碎或高溫煅燒而得，是六方或菱形結(jié)晶顆粒，粒徑為1.3-149um。其化學(xué)組成為水合硅酸鎂。用做橡膠填充劑、增容劑、隔離劑及表面處理劑。

硅灰石粉：由天然硅灰石經(jīng)選礦、粉碎制得，粒徑為3.5-75um。其化學(xué)成分為偏硅酸鈣。用做橡膠填充劑和白色顏料。

云母粉：由天然云母礦石經(jīng)干法、濕法研磨制得其化學(xué)成分為硅酸鉀鹽。用做橡膠填充增量劑。絹云母有補(bǔ)強(qiáng)效能，可替代部分半補(bǔ)強(qiáng)碳黑使用，還可用做隔離劑。由于它屬單斜晶系，其結(jié)晶呈薄片狀，能提高橡膠的阻尼性能。它有良好的耐熱、耐酸性能和電絕緣性能，還有防護(hù)紫外線和放射性輻射的功能，可用于特種橡膠制品。

石棉：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(jié)晶。它對橡膠有補(bǔ)強(qiáng)作用。突出的優(yōu)點是隔音、隔熱、耐酸、耐堿和絕緣，也可用做隔離劑。

長石粉：由天然花崗巖經(jīng)浮選，除去二氧化硅、云母后再經(jīng)研磨制得。其化學(xué)成分是無水硅酸鋁，隨其鈉、鉀、鈣氧化物含量不同分別有鈉長石、鉀長石、和鈣長石，用于膠乳不破壞皂液性質(zhì)，能防止附聚作用。亦可用做丁苯橡膠和聚氨脂橡膠的填充劑。

煤矸石粉：由天然煤矸石經(jīng)研磨而得。其化學(xué)組成類似高嶺土，即為氧化硅和氧化鎂的混合物，唯揮發(fā)成分高達(dá)27%。有半補(bǔ)強(qiáng)效能，俗稱硅鋁碳黑。易混入橡膠，分散性好，可替代部分碳黑做補(bǔ)強(qiáng)劑使用。

海泡石粉：由天然硅酸鎂黏土礦經(jīng)精選、深加工制得。其化學(xué)組成分為氧化硅和氧化鎂的水合物，含少量鋁和鐵氧化物。在淺色橡膠制品中用做補(bǔ)強(qiáng)劑，性能僅次于白碳黑。

凹凸棒土粉：由蒙脫石等硅酸鋁鎂類礦物精選加工制得。其化學(xué)成分為硅、鋁氧化物，含少量鐵、鈣、錳氧化物。白色纖維狀結(jié)晶，表面有凹凸溝槽，故得此名。是半補(bǔ)強(qiáng)類型填充劑，能使壓出壓延膠料表面光滑。

重晶石粉：由天然重晶石經(jīng)研磨、水洗、干燥及風(fēng)選制取。主要化學(xué)成分為硫酸鋇（占90%以上）。用做橡膠填充劑、著色劑，多用于淺色橡膠制品。

白云石粉：由天然白云石粉碎加工制得。化學(xué)組成為碳酸鈣鎂。用做橡膠填充劑，也可用做白色顏料的增容劑。在橡膠中易分散、能增加膠料挺性。

冰晶石粉：由天然冰晶石經(jīng)粉碎研磨制得。主要化學(xué)組成為氟鋁酸鈉。是橡膠、膠乳用填料劑。

石墨：由天然或人造石墨經(jīng)粉碎加工制得。是碳的片狀結(jié)晶物。能傳熱、導(dǎo)電、耐高溫，用做橡膠填充劑，能改善膠料的加工性能和動態(tài)力學(xué)性能，顯著提高阻尼性能。