填充種類對丁苯橡膠的性能的影響

董凌飛 （唐山市化學(xué)廠有限公司，河北 唐山 063000）

傳統(tǒng)的填充補(bǔ)強(qiáng)劑通常都使用炭黑，因為炭黑在補(bǔ)強(qiáng)上具有顯著的效果，在很大程度上提高了合成橡膠的使用性能，但由于炭黑具有成本高、造成空氣污染、制造過程復(fù)雜等缺點，因此，人們開始對新型填充種類進(jìn)行了研究和探索。

1 填充的種類與條件

1.1 選擇填充劑的條件

填充劑種類分為五種，其中包括炭黑填充劑、白炭黑填充劑、無機(jī)填充劑、有機(jī)填充劑和碳素填充劑，這些填充劑都符合粒子直徑較小、表面的活動性較強(qiáng)和可以從多方得到貨源、容易制造以及其補(bǔ)強(qiáng)性較強(qiáng)、可以有效提高使用性能等條件。

1.2 填充種類——白炭黑

白炭黑為半透明、無毒的固體形態(tài)粒子，粒子直徑一般小于100毫米。白炭黑主要作為白色或透明產(chǎn)品的補(bǔ)強(qiáng)劑，在很大程度上可以代替炭黑的使用。與此同時，白炭黑具備了作為填充劑的條件，其中包括很強(qiáng)的粘貼力和很強(qiáng)的抗裂性以及抗熱性等。而白炭黑也可為汽車輪胎等高質(zhì)量產(chǎn)品的補(bǔ)強(qiáng)劑。

1.3 填充種類——陶土

在合成橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的填充種類中，陶土的使用是最為普遍的，陶土的學(xué)名也稱為含水硅酸鋁。對產(chǎn)品進(jìn)行填充補(bǔ)強(qiáng)劑時，陶土的使用相對較簡單，并且制作出的產(chǎn)品表面也叫平滑。陶土在很大程度上可以提高橡膠的粘貼度以及減少產(chǎn)品的收縮速度。陶土的使用主要是用于腳墊和膠管以及鞋子等產(chǎn)品的補(bǔ)強(qiáng)劑，其成本相對較低。

1.4 填充種類——滑石粉

滑石粉主要是經(jīng)過高溫下的燒制形成的，顏色形狀為白色或是淡黃色的晶體狀?；鄄粌H可以作為填充劑，還可以作為橡膠產(chǎn)品的隔離劑與產(chǎn)品表面的處理劑?；劬哂锌梢怨潭ㄏ鹉z形狀、減少產(chǎn)品的變形率、粒子的分配較均勻等優(yōu)點。

1.5 填充種類——輕質(zhì)碳酸質(zhì)

輕質(zhì)碳酸質(zhì)相對于別的填充種類，其補(bǔ)強(qiáng)效果作用不明顯，所以需要在橡膠產(chǎn)品中大量填充。輕質(zhì)碳酸質(zhì)的作用主要是提高橡膠材料拉伸強(qiáng)度以及耐磨性，因此，輕質(zhì)碳酸質(zhì)主要應(yīng)用于醫(yī)藥制品與運輸帶等產(chǎn)品的制造。

1.6 填充種類——輕質(zhì)碳酸鎂

輕質(zhì)碳酸鎂的形狀有晶體的，也有粉末的，其粉末性的輕質(zhì)碳酸質(zhì)遇水則融。輕質(zhì)碳酸鎂的補(bǔ)強(qiáng)性與炭黑的補(bǔ)強(qiáng)性相當(dāng)，并且超越于陶土。輕質(zhì)碳酸質(zhì)具有耐熱的特點，但同時，由于輕質(zhì)碳酸質(zhì)的的抗裂性較差，所以在生產(chǎn)過程中要格外注意，以防止鎂粉的燒焦。

2 填充種類對丁苯橡膠性能的測試標(biāo)準(zhǔn)

2.1 根據(jù)國家規(guī)定的門尼粘度

根據(jù)國家規(guī)定的有關(guān)門尼粘度測試規(guī)定，其實驗的條件主要是溫度為100攝氏度，提前預(yù)熱的時間為1分鐘并轉(zhuǎn)動4分鐘，與此同時，模腔上的壓力也有相應(yīng)的規(guī)定。

2.2 拉伸強(qiáng)度的有關(guān)測試

根據(jù)國家的有關(guān)規(guī)定，對樣品進(jìn)行拉伸強(qiáng)度的測試，其測試樣品的厚度為0.2毫米，寬度為6毫米，拉伸的速度也有相關(guān)的規(guī)定，其溫度測試為23攝氏度以下2攝氏度以上。

2.2 硫化特性

根據(jù)國家規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對橡膠的膠料進(jìn)行硫化特性的測試與其硫化特征的性能。硫化實驗的溫度為145攝氏度，使用時間為35分。其壓力也設(shè)置在一定的范圍之內(nèi)。

3 實驗的結(jié)果與分析

3.1 填充種類對丁苯橡膠的影響

在丁苯橡膠中加入填充種類，在很大程度上提高了膠料的塑性以及較低了膠料的粘黏度，并且可以使其他配合劑之間更加混合，與此同時，填充種類還可以促使產(chǎn)成品的表面更加光滑以及減小收縮變形的速度，降低了硫化膠自身的硬度，提升了硫化膠的使用性能以及產(chǎn)品的質(zhì)量，并且，在很大程度上較少了生產(chǎn)的成本。

3.2 填充種類對門尼粘度的影響

根據(jù)門尼粘度的基礎(chǔ)，添加不同的填充種類。經(jīng)過實踐證實，填充的白炭黑與其他填充種類相比，其丁苯門尼粘度的粘性最大，而相對于其他填充種類，滑石粉的門尼粘度最小。有關(guān)實驗證明，丁苯門尼粘度的數(shù)值與其膠料的塑性形成反比，丁苯門尼粘度數(shù)值越高，其膠料的塑性就越低，膠料的流動活躍性也會越來越差，反之，膠料的流動活躍性也隨之變好。而形成上述原因，是因為使用白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑時，白炭黑具有粒子直徑較小和表面的活躍性較高等特點，因此造成了作用力存在于分子間，使其門尼粘度加大。

3.3 填充種類對丁苯橡膠硫化特征的影響

經(jīng)過實驗證明，對橡膠進(jìn)行白炭黑的填充，其橡膠產(chǎn)生了最大的最高與最低扭矩，白炭黑相較于滑石粉的燒制時間也是最短的，白炭黑與輕質(zhì)碳酸鎂相比，其產(chǎn)成品的硫化特征達(dá)到了最長。而產(chǎn)生其的主要原因，是因為白炭黑作為橡膠的填充劑時，容易形成人工橡膠，但同時也需要很大的扭矩力，導(dǎo)致燒制過程中產(chǎn)品容易燒焦。

3.4 填充種類對丁苯橡膠拉伸強(qiáng)度的影響

經(jīng)過實驗證明，與多個填充種類的拉伸強(qiáng)度相比，白炭黑的拉伸強(qiáng)度最強(qiáng)，其扯斷的伸長率為百分之760以上，而對于無填充種類的丁苯橡膠的拉伸強(qiáng)度只能達(dá)到百分之326，其填充種類的拉伸強(qiáng)度百分比比無填充種類的拉伸強(qiáng)度高出百分之幾百以上。形成上述的原因，主要是因為對丁苯橡膠進(jìn)行白炭黑的填充時，由于白炭黑具有粒子直徑較小和表面活動性較大的主要特點，促使橡膠進(jìn)行有效快速的結(jié)合，其白炭黑的補(bǔ)強(qiáng)效果也比較顯著，所以其拉伸強(qiáng)度較大，扯斷率也相對較大。而無填充種類的丁苯橡膠拉伸強(qiáng)度較小，主要是因為丁苯橡膠的形態(tài)是非結(jié)晶橡膠。

4 結(jié)語

總的來說，由于填充種類的性質(zhì)存在著一定的差異，因此對丁苯橡膠也存在了很大程度上的影響。上述的炭黑填充是主要用于制造黑色的橡膠制造品，而白炭黑在很大程度上，可以替代炭黑填充用于透明與白色的制造品上，因此，填充種類的不同在丁苯橡膠上有不同的途徑。

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