中國粉體網(wǎng)訊 橡膠被廣泛用于交通、機械、電子、國防和國民經(jīng)濟的其它領域，但橡膠也存在自身明顯的缺點，如橡膠分子間作用力小、自由體積大、自結(jié)晶能力差等，從而導致橡膠材料強度和模量低、耐磨性能不好等。因此，需要通過添加無機非金屬填充材料來滿足應用的要求。
一般而言，無機非金屬填充材料在橡膠中主要有以下幾個作用：補強作用、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。
橡膠中常用的無機非金屬礦填充材料
（1）白炭黑
白炭黑是目前橡膠工業(yè)領域僅次于炭黑應用最多的補強劑。白炭黑的化學式為SiO2·nH2O，粒子結(jié)構(gòu)間含有很多的空隙，當空隙在2nm-60nm這個范圍內(nèi)時，很容易與其它高分子相結(jié)合，這就是白炭黑作為補強劑的主要原因。白炭黑作為補強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性能，廣泛應用于車輛、儀器、航空等領域。
（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度耐磨性、撕裂強度，并在天然橡膠和合成橡膠中有顯著的補強作用，同時可以調(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際應用，能夠提升橡膠本身的彈性、阻隔性、伸長率以及抗屈撓性。將改性后的高嶺石添加到丁苯橡膠當中，橡膠本身的延展率、撕裂強度以及邵氏硬度都得到大幅提升，同時也延長了橡膠使用壽命。
（4）陶土
輪胎制造過程中，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%定伸應力和拉伸強度略有下降，但可以通過調(diào)整硫化體系獲得彌補。使用在胎面配方中，在優(yōu)化體系后，還可以達到降低滾動阻力的效果。
（5）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，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)濟成本方面具有明顯的優(yōu)勢。
（6）滑石
滑石粉在橡膠中的應用滑石粉通常分為一般工業(yè)用滑石粉以及超細滑石粉，前者作為橡膠填料，不會起到補強作用，對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。而對于超細滑石粉來說，補強效果好，如果將其作為橡膠填料，橡膠本身所具備的拉伸強度等于白炭黑產(chǎn)生的效果。
（7）石墨
石墨屬于片層狀硅酸鹽類非金屬礦物，具有較好的導熱性、導電性以及潤滑性。以石墨作為橡膠填料，與蒙脫石的處理方法類似，即將石墨應用特殊工藝進行分解，轉(zhuǎn)換成為納米尺寸的顆粒，當納米顆粒與橡膠基體結(jié)合后，橡膠的各項功能指標也得到改善。比如導電性、導熱性、氣密性以及機械性能，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�；旧喜挥梅茄a強填料，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，北京粉體技術協(xié)會、柏德英思展覽（上海）有限公司、山東中粉會展服務有限公司將在上海跨國采購會展中心聯(lián)合主辦“上海國際非金屬礦工業(yè)展覽會（SINMMIE2025）”，展會現(xiàn)場將同期舉辦“非金屬功能粉體加工與應用技術交流會”，屆時將邀請青島科技大學段詠欣教授作《無機粉體材料在橡膠領域的應用和發(fā)展》專題報告，分享主流無機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）在橡膠材料中的應用技術和發(fā)展趨勢。
專家介紹
段詠欣，二級教授，青島科技大學博士生導師，擔任中國輪胎循環(huán)利用協(xié)會碳中和委員會副會長、全國橡膠與橡膠制品標準化技術委員會膠乳制品分技術委員會委員、青島科技大學學報編委等職務。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；獲準授權專利40余項。榮獲山東泰山學者海外特聘專家、德國洪堡學者、山東省自然科學獎二等獎、山東省高等學校科學技術獎二等獎等榮譽。
參考文獻：
張振：非金屬礦物在橡膠中的應用探究，咸陽非金屬礦研究設計院有限公司
關新欣：改性白炭黑填充橡膠復合材料性能及溫度相關性本構(gòu)關系研究，青島科技大學
輪胎橡膠填料技術綜述，李頎等，國家知識產(chǎn)權局專利局審查協(xié)作北京中心
粉體網(wǎng)：輕質(zhì)碳酸鈣在橡膠中的用途
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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