填充種類對丁苯橡膠的性能的影響

董凌飛 （唐山市化學廠有限公司，河北 唐山 063000）

傳統的填充補強劑通常都使用炭黑，因為炭黑在補強上具有顯著的效果，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、制造過程復雜等缺點，因此，人們開始對新型填充種類進行了研究和探索。

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、無機填充劑、有機填充劑和碳素填充劑，這些填充劑都符合粒子直徑較小、表面的活動性較強和可以從多方得到貨源、容易制造以及其補強性較強、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品的補強劑，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，其中包括很強的粘貼力和很強的抗裂性以及抗熱性等。而白炭黑也可為汽車輪胎等高質量產品的補強劑。

1.3 填充種類——陶土

在合成橡膠補強劑的填充種類中，陶土的使用是最為普遍的，陶土的學名也稱為含水硅酸鋁。對產品進行填充補強劑時，陶土的使用相對較簡單，并且制作出的產品表面也叫平滑。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品的補強劑，其成本相對較低。

1.4 填充種類——滑石粉

滑石粉主要是經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。滑石粉不僅可以作為填充劑，還可以作為橡膠產品的隔離劑與產品表面的處理劑。滑石粉具有可以固定橡膠形狀、減少產品的變形率、粒子的分配較均勻等優點。

1.5 填充種類——輕質碳酸質

輕質碳酸質相對于別的填充種類，其補強效果作用不明顯，所以需要在橡膠產品中大量填充。輕質碳酸質的作用主要是提高橡膠材料拉伸強度以及耐磨性，因此，輕質碳酸質主要應用于醫藥制品與運輸帶等產品的制造。

1.6 填充種類——輕質碳酸鎂

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

2 填充種類對丁苯橡膠性能的測試標準

2.1 根據國家規定的門尼粘度

根據國家規定的有關門尼粘度測試規定，其實驗的條件主要是溫度為100攝氏度，提前預熱的時間為1分鐘并轉動4分鐘，與此同時，模腔上的壓力也有相應的規定。

2.2 拉伸強度的有關測試

根據國家的有關規定，對樣品進行拉伸強度的測試，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的規定，其溫度測試為23攝氏度以下2攝氏度以上。

2.2 硫化特性

根據國家規定的有關標準，對橡膠的膠料進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。其壓力也設置在一定的范圍之內。

3 實驗的結果與分析

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品的質量，并且，在很大程度上較少了生產的成本。

3.2 填充種類對門尼粘度的影響

根據門尼粘度的基礎，添加不同的填充種類。經過實踐證實，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。有關實驗證明，丁苯門尼粘度的數值與其膠料的塑性形成反比，丁苯門尼粘度數值越高，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強劑時，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

經過實驗證明，對橡膠進行白炭黑的填充，其橡膠產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，白炭黑與輕質碳酸鎂相比，其產成品的硫化特征達到了最長。而產生其的主要原因，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，導致燒制過程中產品容易燒焦。

3.4 填充種類對丁苯橡膠拉伸強度的影響

經過實驗證明，與多個填充種類的拉伸強度相比，白炭黑的拉伸強度最強，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度只能達到百分之326，其填充種類的拉伸強度百分比比無填充種類的拉伸強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，促使橡膠進行有效快速的結合，其白炭黑的補強效果也比較顯著，所以其拉伸強度較大，扯斷率也相對較大。而無填充種類的丁苯橡膠拉伸強度較小，主要是因為丁苯橡膠的形態是非結晶橡膠。

4 結語

總的來說，由于填充種類的性質存在著一定的差異，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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