橡膠產(chǎn)品對填料的要求

 

　　1、一般要求

 

　　（1）補(bǔ)強(qiáng)填料粒子表面要有強(qiáng)的化學(xué)活性，能與橡膠產(chǎn)生良好的結(jié)合，能改善硫化膠的力學(xué)性能、耐老化性能和粘合性能。非補(bǔ)強(qiáng)填料粒子表面呈化學(xué)惰性，和橡膠不產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合，不影響硫化膠的力學(xué)性能及耐候性、耐酸堿性和耐水性。

 

　?。?）有較高的化學(xué)純度，細(xì)度要均勻，對橡膠有良好的濕潤性和分散性。

 

　?。?）不易揮發(fā)，無臭、無味、無毒，有較好的貯存穩(wěn)定性。

 

　?。?）用于白色、淺色和彩色橡膠制品的填料，還要求不污染，不變色。

 

　?。?）價(jià)廉易得。

 

　　2、性能要求

 

　　（1）細(xì)度：一般說，補(bǔ)強(qiáng)填料顆粒越細(xì)，比表面積越大，和橡膠接觸面積也越大，補(bǔ)強(qiáng)效果越好。非補(bǔ)強(qiáng)填料顆粒越細(xì)，加入橡膠后混煉效果越好。但必須分散均勻，如分散不均勻，即使顆粒很細(xì)，混煉效果亦不好。

 

　?。?）顆粒形狀與晶型：填料顆粒形狀以球形較好，片形或針形填料在硫化膠拉伸時容易產(chǎn)生定向排列，導(dǎo)致永久變形增大，抗撕裂性能降低。補(bǔ)強(qiáng)填料中炭黑和白炭黑為無定形，其他填料也有結(jié)晶型的。比如硅微粉雖與白炭黑化學(xué)成分均為二氧化硅，但前者為結(jié)晶型，后者為無定型。結(jié)晶型填料又分為異軸結(jié)晶和等軸結(jié)晶兩種。同軸結(jié)晶x、y、z三軸相似，各向同性。異軸結(jié)晶x、y、z三軸有顯著差異，各向異性在常用非金屬礦物填料中，陶土、石墨、硅藻土屬異軸結(jié)晶系。碳酸鈣為等軸結(jié)晶系。要求耐磨和耐撕裂性能好的橡膠制品，不宜用異軸結(jié)晶系物質(zhì)作補(bǔ)強(qiáng)填料。

 

　?。?）表面性質(zhì)：粉體填料混入橡膠，其粒子被橡膠分子包圍，粒子表面被橡膠濕潤的程度對補(bǔ)強(qiáng)效能有很大影響。不易濕潤的顆粒，在橡膠中不易分散，容易結(jié)團(tuán)，降低其補(bǔ)強(qiáng)效能。這種狀況可以通過添加某些有助于增加濕潤的物質(zhì)得以改善。例如補(bǔ)強(qiáng)效能很小的碳酸鈣，加入脂肪酸后，降低了表面張力，增加了濕潤程度，提高了補(bǔ)強(qiáng)效果。

 

　　炭黑是橡膠的主要補(bǔ)強(qiáng)填料，其成分90％～99％是元素碳，其余是少量揮發(fā)分和水分。在炭黑生產(chǎn)過程中，其表面吸附或結(jié)合了少量羧基、醌基、酚基、內(nèi)酯基等化學(xué)基團(tuán)。過去曾經(jīng)認(rèn)為炭黑的補(bǔ)強(qiáng)效能僅取決于其粒徑（比表面積）大小及結(jié)構(gòu)性，而與其表面的化學(xué)性質(zhì)無關(guān)。近年來大量研究結(jié)果表明，炭黑粒子表面的化學(xué)基團(tuán)在混煉過程中能與橡膠起化學(xué)反應(yīng)，使結(jié)合膠增加，進(jìn)而增進(jìn)了硫化膠的力學(xué)性能和耐老化性能。

 

　　白炭黑粒子表面化學(xué)基團(tuán)與炭黑完全不同。氣相法白炭黑表面含有硅醇基Si―OH，沉淀法白炭黑表面含有硅醇基Si―OH及Si＜（OH）：。

 

　　氣相法白炭黑呈酸性，沉淀法白炭黑表面呈酸性或呈堿性。呈酸性會遲延硫化速度，呈堿性則會加快硫化速度。白炭黑表面微孔多，吸濕性強(qiáng)，對補(bǔ)強(qiáng)不利。用硅烷偶聯(lián)劑對其表面進(jìn)行改性處理，能克服其弊端，改善其補(bǔ)強(qiáng)性能。對非金屬礦物粉體填料進(jìn)行表面改性處理，也有很好的應(yīng)用效果。