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填料在橡胶产品的作用及用量 橡胶工业大量使用填料作配合剂，其用量仅次于橡胶耗用量。补 强填料用于橡胶，不仅能提高橡胶制品的强度，而且能改善胶料的加 工性能，并赋予制品良好的耐磨耗、耐撕裂、耐热、耐寒、耐油等多 种性能，可延长制品的使用寿命。非补强填料用于橡胶，主要起填充 增容作用，某些品种也兼有隔离、脱模或着色的作用。 橡胶产品对填料的要求 1、一般要求 (1)补强填料粒子表面要有强的化学活性，能与橡胶产生良好的 结合，能改善硫化胶的力学性能、耐老化性能和粘合性能。非补强填 料粒子表面呈化学惰性，和橡胶不产生化学结合，不影响硫化胶的力 学性能及耐候性、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 分散性。 (3)不易挥发，无臭、无味、无毒，有较好的贮存稳定性。 (4)用于白色、浅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 、性能要求 (1)细度：一般说，补强填料颗粒越细，比表面积越大，和橡胶 接触面积也越大，补强效果越好。非补强填料颗粒越细，加入橡胶后 混炼效果越好。但必须分散均匀，如分散不均匀，即使颗粒很细，混 炼效果亦不好。 (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 料在硫化胶拉伸时容易产生定向排列，导致永久变形增大，抗撕裂性 能降低。补强填料中炭黑和白炭黑为无定形，其他填料也有结晶型的。 比如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 三轴相似，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物填料中，陶土、石墨、硅藻土属异轴结晶 系。碳酸钙为等轴结晶系。要求耐磨和耐撕裂性能好的橡胶制品，不 宜用异轴结晶系物质作补强填料。 (3)表面性质：粉体填料混入橡胶，其粒子被橡胶分子包围，粒 子表面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， 在橡胶中不易分散，容易结团，降低其补强效能。这种状况可以通过 添加某些有助于增加湿润的物质得以改善。例如补强效能很小的碳酸 钙，加入脂肪酸后，降低了表面张力，增加了湿润程度，提高了补强 效果。 炭黑是橡胶的主要补强填料，其成分 90 ％～99 ％是元素碳，其 余是少量挥发分和水分。在炭黑生产过程中，其表面吸附或结合了少 量羧基、醌基、酚基、内酯基等化学基团。过去曾经认为炭黑的补强 效能仅取决于其粒径( 比表面积)大小及结构性，而与其表面的化学性 质无关。近年来大量研究结果表明，炭黑粒子表面的化学基团在混炼 过程中能与橡胶起化学反应，使结合胶增加，进而增进了硫化胶的力 学性能和耐老化性能。 白炭黑粒子表面化学基团与炭黑完全不同。气相法白炭黑表面含 有硅醇基Si—OH ，沉淀法白炭黑表面含有硅醇基Si—OH 及Si(OH)： 气相法白炭黑呈酸性，沉淀法白炭黑表面呈酸性或呈碱性。呈酸 性会迟延硫化速度，呈碱性则会加快硫化速度。白炭黑表面微孔多， 吸湿性强，对补强不利。用硅烷偶联剂对其表面进行改性处理，能克 服其弊端，改善其补强性能。对非金属矿物粉体填料进行表面改性处 理，也有很好的应用效果。 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，有的填料用量甚至超过橡胶，有的则低于总 和平均量。以主要产品配方为例，生胶为100 份。 轮胎——胎面炭黑用量40 ～50 份。基本上不用非补强填料，或 用少量陶土。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。