天然無機含碳化合物-聚合物組分材料用配合劑的磨損活性之研究

江畹蘭 編譯

（華南理工大學材料學院, 廣東 廣州 510641）

目前，在聚合物加工領域越來越廣泛地用天然含碳無機礦物質，作為聚合物組分材料的各種配合劑，其中包括填充劑、硫化活性劑、鹵化橡膠及聚合物的硫化劑和膠乳的配合劑。

這些無機礦物質價格低廉，生態(tài)安全，不需要使用不可再生的石化原材料。同時，其加工能耗也低。由于此類材料粒子的表面具有親水性，在其表面上還存在著具有活性的順磁中心，故既能很好地潤濕親水性的配合劑，又能很好地潤濕憎水性配合劑，從而使之可用于生產高填充聚合物組分材料。

此類配合劑的典型代表是Карелит、Карелит МК及Таурит。它們的主要成分是碳及二氧化硅。其中的二氧化硅具有高摩擦活性，這可能會使聚合物組分材料的混煉設備受到很大的磨損。此種情況在含不同牌號白炭黑的膠料混煉時，同樣存在。

顯而易見，上述配合劑的磨損活性與以下三個因素有關，即：

1. 二氧化硅含量；

2. 不同形式的碳的含量；

3. 具有增塑作用、可降低磨損活性的有機雜質的含量。

在評估了Карелит、Карелит МК及Таурит后可得出以下結論：在Карелит及Карелит МК中二氧化硅含量約為60%，而在Таурит中則為90%～95%，碳含量分別為30%～40%及5%～10%；在Таурцт中不含有機雜質，而Карелит及Карелит МК中有機雜質含量為1.5%（在該組分中硫含量約為40%）。

根據以上研究結果，可以認為，Карелит及Карелит МК的磨損活性應比Таурит要低許多。

采用生產此類材料企業(yè)所運用的測定粉狀磨料的標準方法，研究了這三種磨料的磨損活性，以此檢驗了上述見解。按照這一方法，評價了在無機填充劑介質中旋轉的金屬墊片的磨損情況。

文中對三種天然無機含碳填充劑Карелит（TY 2169-002-002 044-93-2008）、Карелит МК（TY 2169-005-00204493-2013）及Таурит（CT 60-1907-23-T00-001-2012）的磨損活性進行了研究。

表1列示了天然含碳無機物的物理化學指標產。

表1 天然無機含碳化合物的物理化學指標

圖1及圖2示出了用LS 13320激光衍射儀（BeckmanConeteu Inc產）測得的天然含碳無機填充劑的分散度。

圖1 分散組分

分析所得結果表明，Карелит、Карелит МК及Таурит三種天然無機物的分散組分大致相同。在三種情況下主要組分的粒度均在5～40 mkm范圍之內。Карелит含有少量粒度為0.1～0.4 mKm的組分，而Таурит有少量組分的粒度在100～200 mkm范圍以內。

因此，用于進一步研究磨損活性的三個試樣的分散組分，對磨損活性的參數不會有大的影響，故其化學組成（見表1）應是影響磨損活性的決定性因素。

按俄羅斯國家標準測定的以上三種天然含碳無機物的磨損活性列于表2。

圖2 Карелит МК的分散組分

表2 研究Карелит、Карелит МК及Таурит磨損活性所得實驗數據

由以上結果可以得出，天然含碳無機物Карелит及其改性物Карелит МК的磨損活性，比Таурит的要低約50%，即Карелит及Карелит МК對輪胎廠及橡膠制品廠所用的加工設備的磨損度比Таурцт的要小。同時，文中也表明，用俄羅斯國家標準ГОСТ 28924-91評估聚合物組分材料中配合劑的磨損活性是可行的。

[1]Потапов Е.Э等. Изучение абразивной активности природных минеральных углерод содержащих соединений-ингредиентов полимерных композидионных материалов[J]. каучук и резина, 2015(01):20-21.