橡胶工业很多运用填料作配合剂,其用量仅次于橡胶耗用量。补强填料用于橡胶,不仅能进步橡胶制品的强度,并且能改进胶料的加工功能,并赋予制品良好的耐磨耗、耐撕裂、耐热、耐寒、耐油等多种功能,可延长制品的运用寿命。非补强填料用于橡胶,首要起填充增容作用,某些种类也兼有隔离、脱模或着色的作用。
1、一般要求
(1)补强填料粒子外表要有强的化学活性,能与橡胶产生良好的结合,能改进硫化胶的力学功能、耐老化功能和粘合功能。非补强填料粒子外表呈化学惰性,和橡胶不产生化学结合,不影响硫化胶的力学功能及耐候性、耐酸碱性和耐水性。
(2)有较高的化学纯度,细度要均匀,对橡胶有良好的湿润性和涣散性。
(3)不易挥发,无臭、无味、无毒,有较好的储存稳定性。
(4)用于白色、淡色和彩色橡胶制品的填料,还要求不污染,不变色。
(5)价廉易得。
2、功能要求
(1)细度:一般说,补强填料颗粒越细,比外表积越大,和橡胶触摸面积也越大,补强作用越好。非补强填料颗粒越细,参加橡胶后混炼作用越好。但必须涣散均匀,如涣散不均匀,即使颗粒很细,混炼作用亦不好。
(2)颗粒形状与晶型:填料颗粒形状以球形较好,片形或针形填料在硫化胶拉伸时简单产生定向摆放,导致永久变形增大,抗撕裂功能下降。补强填猜中炭黑和白炭黑为无定形,其他填料也有结晶型的。比方硅微粉虽与白炭黑化学成分均为二氧化硅,但前者为结晶型,后者为无定型。结晶型填料又分为异轴结晶和等轴结晶两种。同轴结晶x、y、z三轴类似,各向同性。异轴结晶x、y、z三轴有显著差异,各向异性在常用非金属矿藏填猜中,陶土、石墨、硅藻土属异轴结晶系。碳酸钙为等轴结晶系。要求耐磨和耐撕裂功能好的橡胶制品,不宜用异轴结晶系物质作补强填料。
(3)外表性质:粉体填料混入橡胶,其粒子被橡胶分子包围,粒子外表被橡胶湿润的程度对补强效能有很大影响。不易湿润的颗粒,在橡胶中不易涣散,简单结团,下降其补强效能。这种状况能够经过添加某些有助于添加湿润的物质得以改进。例如补强效能很小的碳酸钙,参加脂肪酸后,下降了外表张力,添加了湿润程度,进步了补强作用。
炭黑是橡胶的首要补强填料,其成分90%~99%是元素碳,其余是少数挥发分和水分。在炭黑出产过程中,其外表吸附或结合了少数羧基、醌基、酚基、内酯基等化学基团。过去从前认为炭黑的补强效能仅取决于其粒径(比外表积)大小及结构性,而与其外表的化学性质无关。近年来很多研究结果表明,炭黑粒子外表的化学基团在混炼过程中能与橡胶起化学反应,使结合胶添加,进而增进了硫化胶的力学功能和耐老化功能。
白炭黑粒子外表化学基团与炭黑彻底不同。气相法白炭黑外表含有硅醇基Si―OH,沉淀法白炭黑外表含有硅醇基Si―OH及Si<(OH):。
气相法白炭黑呈酸性,沉淀法白炭黑外表呈酸性或呈碱性。呈酸性会迟延硫化速度,呈碱性则会加速硫化速度。白炭黑外表微孔多,吸湿性强,对补强晦气。用硅烷偶联剂对其外表进行改性处理,能克服其坏处,改进其补强功能。对非金属矿藏粉体填料进行外表改性处理,也有很好的运用作用。
3、填料在橡胶产品中的用量
在橡胶产品中,填料是用量仅次于于生胶(天然橡胶和合成橡胶)的第二大原材料。在产品配方中,如以生胶用量为100计,补强填料用量约为50,非补强填料用量约为25,这是对各类橡胶产品总和而言。具体到每一种产品,有的填料用量乃至超越橡胶,有的则低于总和均匀量。以首要产品配方为例,生胶为100份。
轮胎――胎面炭黑用量40~50份。基本上不必非补强填料,或用少数陶土。内胎胶中可用20份左右的陶土或碳酸钙。
胶带――炭黑用量25~45份。碳酸钙可用于各部件,用量10~113份。碳酸镁可用于平带封口胶和边胶浆,用量分别为40份、50份。硫酸钡用于平带擦贴胶,用量为25份。
胶管――炭黑用量15~45份。碳酸钙用量33~128份,陶土用量20~50份,碳酸镁用量25份,输酸碱胶管中还用硫酸钡30份。
胶鞋――黑色鞋底炭黑用量50份,超细活性碳酸钙(白艳华)50份,陶土40份,白色鞋底白碳黑用量55份,超细碳酸钙15份,钛白粉2份。
胶布制品――碳酸钙和陶土可用于各类胶布制品,用量30~150份,硫酸钡用于气密胶布,用量为11份。
模型制品――炭黑用量40~75份。白炭黑可用30份,陶土可用35份。碳酸钙可用20份。
密封制品――油封可用白炭黑70份。密封条用炭黑25份,碳酸钙10份,耐油真空密封用陶土30份,炭黑40份。隔阂用炭黑15份,碳酸钙54份。
胶乳制品――胶乳手套可用硫酸钡10~15份或碳酸钙5份,海绵胶乳配方中可用滑石粉20份,氯丁乳胶丝配方中可用陶土2~3份,多孔模型胶乳配方中可用陶土100份,或碳酸钙100~300份。
从上述实例能够看出,在各类橡胶产品中很多运用补强填料和非补强填料,不同产品运用填料类型和种类不同,其用量相差很大。实际运用时要根据橡胶制品的功能要求进行配方设计,挑选胶种,参加补强填料以改进力学功能,参加非补强填料改进加工功能,下降出产成本。经过硫化系统和防护系统的调整使配方优化。这是出产优质橡胶产品的根底。
除了上述列举的碳酸钙、陶土、硫酸钡和滑石粉外,还有许多天然无机矿藏粉体材料也能够用作橡胶填料,如含碳酸镁的白云石,含硅酸钙的硅灰石,含硫酸盐的重晶石、石膏,含无定形炭的石黑、煤粉及其他含硅的粉石英(硅藻土)、石棉、叶蜡石、煤矸石、油页岩、粉煤灰、凹凸棒土、赤泥等。橡胶制品出产厂家能够根据产品功能要求和价格选用不同的填料,经过配方试验确认其最佳配用量.