中國(guó)粉體網(wǎng)訊 橡膠被廣泛用于交通、機(jī)械、電子、國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的其它領(lǐng)域，但橡膠也存在自身明顯的缺點(diǎn)，如橡膠分子間作用力小、自由體積大、自結(jié)晶能力差等，從而導(dǎo)致橡膠材料強(qiáng)度和模量低、耐磨性能不好等。因此，需要通過(guò)添加無(wú)機(jī)非金屬填充材料來(lái)滿足應(yīng)用的要求。
一般而言，無(wú)機(jī)非金屬填充材料在橡膠中主要有以下幾個(gè)作用：補(bǔ)強(qiáng)作用、填充（增量）與降低成本、改善加工性能、調(diào)節(jié)硫化特性、賦予特殊功能。
橡膠中常用的無(wú)機(jī)非金屬礦填充材料
（1）白炭黑
白炭黑是目前橡膠工業(yè)領(lǐng)域僅次于炭黑應(yīng)用最多的補(bǔ)強(qiáng)劑。白炭黑的化學(xué)式為SiO2·nH2O，粒子結(jié)構(gòu)間含有很多的空隙，當(dāng)空隙在2nm-60nm這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，很容易與其它高分子相結(jié)合，這就是白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑的主要原因。白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑能夠極大地提升材料的耐磨性和抗撕裂性能，它還能顯著提高輪胎的力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于車輛、儀器、航空等領(lǐng)域。
（2）輕質(zhì)碳酸鈣
輕質(zhì)碳酸鈣是橡膠工業(yè)中使用最早、量最大的填充劑之一，輕質(zhì)碳酸鈣大量填充在橡膠中，可以增加制品的容積，從而節(jié)約昂貴的天然橡膠達(dá)到減低成本的目的；輕質(zhì)碳酸鈣填入橡膠能獲得比純橡膠硫化物更高的抗張強(qiáng)度耐磨性、撕裂強(qiáng)度，并在天然橡膠和合成橡膠中有顯著的補(bǔ)強(qiáng)作用，同時(shí)可以調(diào)整稠度，用于電纜行業(yè)能起一定的絕緣作用。
（3）高嶺土
高嶺石是含水的一種鋁硅酸鹽，屬于常見的粘土礦物，這種礦物在橡膠中的實(shí)際應(yīng)用，能夠提升橡膠本身的彈性、阻隔性、伸長(zhǎng)率以及抗屈撓性。將改性后的高嶺石添加到丁苯橡膠當(dāng)中，橡膠本身的延展率、撕裂強(qiáng)度以及邵氏硬度都得到大幅提升，同時(shí)也延長(zhǎng)了橡膠使用壽命。
（4）陶土
輪胎制造過(guò)程中，根據(jù)輪胎生產(chǎn)工藝要求，可以加入陶土。陶土作為輪胎的一種填充劑，降低成本使用。但必須是活性陶土，便于與橡膠相結(jié)合。活性陶土或改性陶土，可在配方中部分替代炭黑。
研究表明，隨著陶土用量增加，膠料的硬度、300%定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度略有下降，但可以通過(guò)調(diào)整硫化體系獲得彌補(bǔ)。使用在胎面配方中，在優(yōu)化體系后，還可以達(dá)到降低滾動(dòng)阻力的效果。
（5）硫酸鋇
能夠有效增強(qiáng)輪胎橡膠、膠帶等橡膠制品的抗老化性以及耐候性，除此之外，還能夠提升橡膠制品表面光滑度，作為一種粉體形態(tài)的橡膠填料，不僅能夠提高上粉率，而且在經(jīng)濟(jì)成本方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
（6）滑石
滑石粉在橡膠中的應(yīng)用滑石粉通常分為一般工業(yè)用滑石粉以及超細(xì)滑石粉，前者作為橡膠填料，不會(huì)起到補(bǔ)強(qiáng)作用，對(duì)改善橡膠物理性能的作用微乎其微，因此，一般工業(yè)用滑石粉常常被用作隔離劑。而對(duì)于超細(xì)滑石粉來(lái)說(shuō)，補(bǔ)強(qiáng)效果好，如果將其作為橡膠填料，橡膠本身所具備的拉伸強(qiáng)度等于白炭黑產(chǎn)生的效果。
（7）石墨
石墨屬于片層狀硅酸鹽類非金屬礦物，具有較好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性以及潤(rùn)滑性。以石墨作為橡膠填料，與蒙脫石的處理方法類似，即將石墨應(yīng)用特殊工藝進(jìn)行分解，轉(zhuǎn)換成為納米尺寸的顆粒，當(dāng)納米顆粒與橡膠基體結(jié)合后，橡膠的各項(xiàng)功能指標(biāo)也得到改善。比如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、氣密性以及機(jī)械性能，都得到大幅提升。
填料在橡膠產(chǎn)品中的用量
輪胎――胎面炭黑用量40～50份。基本上不用非補(bǔ)強(qiáng)填料，或用少量陶土。內(nèi)胎膠中可用20份左右的陶土或輕質(zhì)碳酸鈣。
膠帶――炭黑用量25～45份。碳酸鈣可用于各部件，用量10～113份。碳酸鎂可用于平帶封口膠和邊膠漿，用量分別為40份、50份。硫酸鋇用于平帶擦貼膠，用量為25份。
膠管――炭黑用量15~45份。碳酸鈣用量33~128份，陶土用量20～50份，碳酸鎂用量25份，輸酸堿膠管中還用硫酸鋇30份。
膠鞋――黑色鞋底炭黑用量50份，超細(xì)活性碳酸鈣（白艷華）50份，陶土40份，白色鞋底白碳黑用量55份，超細(xì)碳酸鈣15份，鈦白粉2份。
膠布制品――碳酸鈣和陶土可用于各類膠布制品，用量30～150份，硫酸鋇用于氣密膠布，用量為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。碳酸鈣可用20份。
密封制品――油封可用白炭黑70份。密封條用炭黑25份，碳酸鈣10份，耐油真空密封用陶土30份，炭黑40份。隔膜用炭黑15份，碳酸鈣54份。
膠乳制品――膠乳手套可用硫酸鋇10~15份或碳酸鈣5份，海綿膠乳配方中可用滑石粉20份，氯丁乳膠絲配方中可用陶土2~3份，多孔模型膠乳配方中可用陶土100份，或碳酸鈣100~300份。
10月29-31日，北京粉體技術(shù)協(xié)會(huì)、柏德英思展覽（上海）有限公司、山東中粉會(huì)展服務(wù)有限公司將在上海跨國(guó)采購(gòu)會(huì)展中心聯(lián)合主辦“上海國(guó)際非金屬礦工業(yè)展覽會(huì)（SINMMIE2025）”，展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)將同期舉辦“非金屬功能粉體加工與應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)”，屆時(shí)將邀請(qǐng)青島科技大學(xué)段詠欣教授作《無(wú)機(jī)粉體材料在橡膠領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展》專題報(bào)告，分享主流無(wú)機(jī)粉體材料如碳酸鈣類、硅酸鹽礦物（高嶺土、滑石粉等）、層狀結(jié)構(gòu)材料（石墨、蒙脫石等）、新型/廢棄物基材料（粉煤灰等）在橡膠材料中的應(yīng)用技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。
專家介紹
段詠欣，二級(jí)教授，青島科技大學(xué)博士生導(dǎo)師，擔(dān)任中國(guó)輪胎循環(huán)利用協(xié)會(huì)碳中和委員會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、全國(guó)橡膠與橡膠制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)膠乳制品分技術(shù)委員會(huì)委員、青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)編委等職務(wù)。主要從事高分子材料加工與循環(huán)利用方向的研究，發(fā)表SCI論文百余篇；獲準(zhǔn)授權(quán)專利40余項(xiàng)。榮獲山東泰山學(xué)者海外特聘專家、德國(guó)洪堡學(xué)者、山東省自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、山東省高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等榮譽(yù)。
參考文獻(xiàn)：
張振：非金屬礦物在橡膠中的應(yīng)用探究，咸陽(yáng)非金屬礦研究設(shè)計(jì)院有限公司
關(guān)新欣：改性白炭黑填充橡膠復(fù)合材料性能及溫度相關(guān)性本構(gòu)關(guān)系研究，青島科技大學(xué)
輪胎橡膠填料技術(shù)綜述，李頎等，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局審查協(xié)作北京中心
粉體網(wǎng)：輕質(zhì)碳酸鈣在橡膠中的用途
(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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