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一、ED圈填料在橡膠產(chǎn)品中的一般要求
橡膠工業(yè)大量使用填料作配合劑,其用量僅次于橡膠耗用量。補強填料用于橡膠,不僅能提高橡膠制品的強度,而且能改善膠料的加工性能,并賦予制品良好的耐磨耗、耐撕裂、耐熱、耐寒、耐油等多種性能,可延長制品的使用壽命。非補強填料用于橡膠,主要起填充增容作用,某些品種也兼有隔離、脫模或著色的作用。 橡膠產(chǎn)品對填料的一般要求 : (1)補強填料粒子表面要有強的化學活性,能與橡膠產(chǎn)生良好的結(jié)合,能改善硫化膠的力學性能、耐老化性能和粘合性能。非補強填料粒子表面呈化學惰性,和橡膠不產(chǎn)生化學結(jié)合,不影響硫化膠的力學性能及耐候性、耐酸堿性和耐水性。 (2)有較高的化學純度,細度要均勻,對橡膠有良好的濕潤性和分散性。 (3)不易揮發(fā),無臭、無味、無毒,有較好的貯存穩(wěn)定性。 (4)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。 (5)價廉易得。
二、ED圈填料在橡膠產(chǎn)品中的性能要求 1、細度:一般說,補強填料顆粒越細,比表面積越大,和橡膠接觸面積也越大,補強效果越好。非補強填料顆粒越細,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,混煉效果亦不好。 2、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)致變形增大,抗撕裂性能降低。補強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)作補強填料。 3、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強效能有很大影響。不易濕潤的顆粒,在橡膠中不易分散,容易結(jié)團,降低其補強效能。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。例如補強效能很小的碳酸鈣,加入脂肪酸后,降低了表面張力,增加了濕潤程度,提高了補強效果。 炭黑是橡膠的主要補強填料,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)酯基等化學基團。過去曾經(jīng)認為炭黑的補強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基團在混煉過程中能與橡膠起化學反應(yīng),使結(jié)合膠增加,進而增進了硫化膠的力學性能和耐老化性能。 白炭黑粒子表面化學基團與炭黑完全不同。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,對補強不利。用硅烷偶聯(lián)劑對其表面進行改性處理,能克服其弊端,改善其補強性能。對非金屬礦物粉體填料進行表面改性處理,也有很好的應(yīng)用效果。
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