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橡膠工業常用功能粉體填料硫酸鋇性能優越

來源:河南鋇豐化工有限公司   時間:2021-10-26

  橡膠工業大量使用填料作為配合劑,其用量僅低于橡膠生膠的消耗量。填料可提高橡膠制品的強度,改變產品加工性能,給其帶來更高的耐磨、耐撕裂、耐熱性能。

  1、炭黑

  炭黑是一種用途廣泛的化工產品,大約有70%的炭黑用于輪胎工業,其不僅能提高制品的強度,而且能該改善加工性能,并賦予制品耐磨耗、耐撕裂、耐熱、耐寒、耐油及某些特殊性能,使制品的使用壽命延長。

  炭黑在不同橡膠中的分布不同,其中順丁橡膠因為柔性大,不飽和度高,與炭黑的結合力最強。親和性與橡膠大分子鏈的柔性和雙鍵有關。順丁橡膠因柔性大、不飽和度高等,與炭黑結合力最強,而丁基橡膠因不飽和度低與炭黑結合力最弱。兩種橡膠的不飽和度相差越大,共混時兩膠相中炭黑含量差別越顯著。橡膠的黏度會影響炭黑的分布。一般,炭黑傾向于分布在黏度較低的膠相中。

  2、白炭黑

  白炭黑表面有很強的化學吸附活性,與表面羥基有關,它可以和水以氫鍵形式結合,形成多分子吸附層。一般是按照生產方法分,可分為氣相法白炭黑和沉淀法白炭黑。其中,沉淀法主要應用于鞋類、輪胎和其他橡膠制品中。

  為了獲得最佳橡膠物理性能,通常我們會在配方中添加醇類、胺類活性劑。與炭黑相比,加入硅烷偶聯劑后,白炭黑與橡膠間產生的化學結合會降低白炭黑粒子在動態變形下團聚的程度。

  為改善白炭黑的分散和補強效果,需要對白炭黑進行表面改性。目前主要的方法有表面活性劑改性、偶聯劑改性、無機物包覆、聚合物接枝改性以及乳液聚合改性等。

  3、碳酸鈣對于橡膠來說,碳酸鈣是僅次于炭黑、白炭黑的第三大無機填充劑,在天然膠和合成膠中具有一定的補強作用,既可改善或加強橡膠硫化體的抗張強度和耐磨性,提高抗撕裂強度,還可調整混煉膠的門尼粘度,增加可塑性,有利于成型,使產品尺寸更加穩定,同時降低生產成本。

  納米活性碳酸鈣表面具有極高的活性,比表面積較大。因此,納米活性碳酸鈣不僅能夠用作膠料的填充劑,還具有較高的補強性能,能夠使膠料獲得更強的物理性能。除此之外,納米活性碳酸鈣的應用,還能夠極大程度上降低膠料的造價。當前,我國已經有很多企業在生產納米活性碳酸鈣,而且很多輪胎在生產的過程中也會應用這種材料,例如,斜交輪胎胎側以及子午線輪胎胎面等。

  4、碳酸鎂

  碳酸鎂也是輪胎制品當中的重要填料,而且由于硫酸鎂對膠料密度有著十分顯著的影響。一般情況下,用于動態使用的橡膠制品,例如輪胎等,其質量越大,那么運動過程中產生的熱量、阻力也就越大,因此,橡膠制品的消耗就越快,使用壽命也就越短。很多國外名牌輪胎其碳酸鎂用量遠低于國內普通水平,一般約為2-3份左右。碳酸鎂在減量30%-70%之后,橡膠輪胎生熱、老化等方面的性能并未發生較大的變化,但是其磨耗減量降低的程度卻明顯優于碳酸鎂用量正常的輪胎,而碳酸鎂減量后的輪胎密度有著明顯的降低,不僅有效降低了膠料的成本和質量,而且極大程度上提高了膠料的使用性能。

  5、白云石粉利用白云石生產橡膠通用型鈣鎂粉,添加在天然橡膠和合成橡膠中,主要起到填充和著色的作用,補強性能較弱。在性能方面添加白云石粉的膠料與添加輕鈣粉的膠料沒有過多差異,但是白云石粉的成本要遠遠低于輕鈣粉。

  6、陶土

  輪胎制造過程中,根據輪胎生產工藝要求,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,便于與橡膠相結合?;钚蕴胀粱蚋男蕴胀?,可在配方中部分替代炭黑,在簾布膠、子口包布、鋼絲圈包布或者胎面膠中,都可以進行使用。研究表明,隨著陶土用量增加,膠料的硬度、300%定伸應力和拉伸強度略有下降,但可以通過調整硫化體系獲得彌補。使用在胎面配方中,在優化體系后,還可以達到降低滾動阻力的效果。

  7、硅鋁炭黑

  硅鋁炭黑是以煤砰石為主要原料,經過篩選、粉碎、焙燒等物理方法加工而成,主要成分是二氧化硅、三氧化二鋁以及碳類物質。硅鋁炭黑含有大量無機物,少量的有機物與炭黑表面的活性有很大區別,因此它對橡膠的補強效果是有限的。同時它的表面含有羥基,對硫化促進劑有吸附作用,有明顯的延遲硫化的作用。

  為提高其補強效果和應用價值,可對硅鋁炭黑進行活化改性。改性后的硅鋁炭黑在天然橡膠中的填充效果與SRF相近,在丁苯橡膠中略優于陶土,可以作為輪胎行業使用的優良的補強填充劑。

  8、硫酸鈣

  硫酸鈣的主要作用是可以代替白炭黑用于各種橡膠制品?;钚猿毩蛩徕}可以部分替代白炭黑用于SBR橡膠中,得到相近的物理機械性能,由于其密度較白炭黑小,因此產品更輕,成本更有優勢。在天然橡膠中,采用改性硫酸鈣可以部分替代碳酸鈣或者陶土,制成的輪胎配方,產品性能不受影響,還可以進一步降低膠料成本。

  9、雙相炭黑

  雙相填料采用有機硅化合物與炭黑的共生技術,該新材料主要用來改善輪胎胎面動態性能,在高溫區數值低,在低溫區的數值高,可以同時兼顧滾動阻力和濕地抓地力。同時,該填料的粒徑小結構高,耐磨性可保證維持原有水平。

  實驗證明,雙相填料可以降低硫化膠的滯后損失,幫助降低輪胎的滾動阻力。并且雙向填料在質量分數以及著色強度等方面有著更加優異的性能。雙向填料的主要優勢在于,雙向填料與聚合物之間的相互作用情況要遠超過白炭黑或者白炭黑與炭黑經過物理混合后的質量分數。除此之外,填料與填料之間的相互作用效果要比普通炭黑以及比表面積差不多的白炭黑更弱。因此,使用這種新型填料,能夠有效該神膠料的滯后損失,使得其耐磨性能也有一定程度的改善。

  10、硫酸鋇能夠有效增強輪胎橡膠、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的作用,作為一種粉末形態的橡膠填料,不僅能夠提高上粉率,而且在經濟成本方面具有明顯的優勢。

  有研究結果表明,硫酸鋇用量增大對屈撓龜裂性能影響明顯。如果改用超細硫酸鋇,在全鋼載重子午線輪胎的有內胎氣密層中,使用巧份超細硫酸鋇時,有內胎氣密層膠的物理機械性能無明顯變化。

  當前,處理輪胎圈中鋼絲的主要手段,就是利用酸液洗去鋼絲表面的污漬,并能夠增加與膠料之間的粘合力,因此一定會在鋼絲膠中摻入硫酸鋇,提升其酸性,以此增強二者之間的穩固程度。在經過進一步實驗研究之后,發現活性硫酸鋇能夠有效提升鋼絲的抽出力,使其具備優良的擠出工藝性,并且能夠有效緩解胎圈噴霜情況。


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