橡胶填充料在橡胶制品中的作用

2022-11-15

  橡胶填充料在橡胶制品中的作用

橡胶填充料

  橡胶工业使用大量的橡胶填充料作为配合剂,其用量仅次于橡胶消耗量。补强橡胶填充料用于橡胶,不仅可以提高橡胶制品的强度,还可以提高橡胶材料的加工性能,并给予产品良好的耐磨性、耐撕裂性、耐热性、耐寒性、耐油性等性能,可以延长产品的使用寿命。非补强橡胶填充料用于橡胶,主要起到填充和增容的作用。有些品种还具有隔离、脱模或着色的作用。

  填充料的性能要求一般分为下面几点:

  (1)细度:一般来说,补强橡胶填充料颗粒越细,比表面积越大,橡胶接触面积越大,效果越好。非补强橡胶填充料颗粒越细,加胶后的混合效果越好。但一定要分散均匀,如果分散不均匀,即使粒子很细,混合效果也不好。

  (2)颗粒形状和晶体形状:橡胶填充料颗粒形状以球形较好,片状或针状橡胶填充料在硫化橡胶拉伸时容易产生定向排列,导致长久变形增加,抗撕裂性降低。补强橡胶填充料中的炭黑和白炭黑为无定形,其他橡胶填充料也有结晶型。例如,虽然硅粉和二氧化硅的化学成分都是二氧化硅,但前者是结晶的,后者是无定形的。结晶橡胶填充料分为异轴结晶和等轴结晶。同轴结晶X、Y、Z三轴相似,各向同性。异轴结晶在X、Y、Z轴上有显著差异。在常用的非金属矿物橡胶填充料中,粘土、石墨和硅藻土属于异轴结晶体系。碳酸钙是一种等轴结晶体系。耐磨性好的橡胶制品不宜用异轴结晶材料加固。

  (3)表面性能:粉末橡胶填充料掺有橡胶,其颗粒被橡胶分子包围,颗粒表面是橡胶的润湿程度对效率有很大影响。不易沾湿的颗粒,在橡胶中不易分散,容易聚集,降低其效率。这种情况可以通过添加某些有助于增加湿度的物质来改善。如在碳酸钙中添加脂肪酸,虽然补强作用不大,但却降低了表面张力,增加了润湿度,提高了效果。

  炭黑是橡胶的主要补强橡胶填充料,其成分90% ~ 99%为单质碳,其余为少量挥发性物质和水。在生产炭黑的过程中,有少量的羧基、醌基、酚基、内酯基等化学基团吸附或结合在其表面。过去一直认为炭黑的效率只取决于其颗粒大小(比表面积)和结构,与其表面化学性质无关。近年来大量的研究结果表明,炭黑颗粒表面的化学基团在混炼过程中可以与橡胶发生反应,从而增加了粘结胶量,进而提高了硫化橡胶的力学性能和耐老化性能。

  气相白炭黑呈酸性,沉淀法白炭黑表面呈酸性或碱性。酸性会延缓固化速度,碱性会加快固化速度。白炭黑表面微孔多,吸湿性强,不利于补强。硅烷偶联剂的表面改性可以克服其缺点,提高其增强性能。非金属矿粉橡胶填充料的表面改性也具有良好的应用效果。


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