超細復合礦物無機填料在輸送帶膠料中的應用研究

張春蕾，李樹喆

[阜新環宇橡膠（集團）有限公司，遼寧 阜新 123000]

炭黑和白炭黑是輪胎和橡膠制品膠料的高性能補強填料。超細復合礦物無機填料是以煤炭開采中的廢棄物煤矸石為主要原料，利用超細粉碎、分級及表面改性等技術制成的一種用于高分子聚合物的功能性補強填料，其主要組分為復合硅鹽，其次為復合鋁鹽，并含有三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀、五氧化二磷、三氧化硫以及微量稀有元素（鎵、釩、鈦、鈷）。超細復合礦物無機填料由于表面覆蓋了一層有機分子基團而不同于一般無機礦物填料，可全部或部分代替炭黑和白炭黑用于橡膠制品膠料中，以降低膠料的成本。由于可通過調整組分和配比而改變復合礦物填料的功能，因此復合礦物無機填料已成為無機礦物填料的發展方向之一。

本工作研究超細復合礦物無機填料替代炭黑或白炭黑在輸送帶覆蓋膠、織物芯輸送帶貼膠、鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SCR10，云南農墾集團有限責任公司產品。丁苯橡膠（SBR），牌號1500和1502；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石油吉林石化分公司產品。炭黑N220，N330和N660，天津海豚炭黑發展有限公司產品。白炭黑，牌號955，濮陽市光璞石化有限責任公司產品。超細復合礦物無機填料，遼寧工程技術大學提供。

1.2 主要設備和儀器

XK-160型雙輥開煉機，上海橡膠機械廠產品；GT-M2000-A型硫化儀，高鐵科技股份有限公司產品；25 t雙層平板硫化機，呼和浩特中橡橡膠機械有限公司產品；LX-A型邵氏硬度計，江蘇明珠試驗機械有限公司產品；MICRO350型萬能材料試驗機，英國Testometric公司產品。

1.3 膠料混煉工藝

膠料在開煉機上混煉。混煉工藝為：生膠（包括再生橡膠）→活性劑和防老劑→補強劑、增塑劑和剩余小料→硫化劑和促進劑→下片。

1.4 性能測試

膠料性能按相應國家標準測試。

2 結果與討論

2.1 輸送帶覆蓋膠

在SBR和NR/BR/再生橡膠（90份再生橡膠相當于35份新橡膠）輸送帶覆蓋膠中用超細復合礦物無機填料替代20%，30%和50%的炭黑N330，試驗結果分別如表1和2所示。

從表1可以看出，隨著超細復合礦物無機填料替代炭黑N330比例的增大，SBR覆蓋膠的定伸應力和拉伸強度降低，拉斷伸長率略有增大。

從表2可以看出，隨著超細復合礦物無機填料替代炭黑N330比例的增大，NR/BR/再生橡膠覆蓋膠的定伸應力和拉伸強度略有下降，拉斷伸長率變化不大。

表2 超細復合礦物無機填料在NR/BR/再生橡膠覆蓋膠中的應用試驗結果

綜合表1和2可以得出，在SBR和NR/BR/再生橡膠輸送帶覆蓋膠中超細復合礦物無機填料替代炭黑N330的比例分別以不超過20%和30%為宜。

表1 超細復合礦物無機填料在SBR覆蓋膠中的應用試驗結果

2.2 織物芯輸送帶貼膠

在NR/SBR/再生橡膠（80份再生橡膠相當于35份新橡膠）織物芯輸送帶貼膠中用超細復合礦物無機填料替代10%，30%和50%的炭黑N660，試驗結果如表3所示。

表3 超細復合礦物無機填料在NR/SBR/再生橡膠貼膠中的應用試驗結果

從表3可以看出，超細復合礦物無機填料替代炭黑N660時，NR/SBR/再生橡膠貼膠的定伸應力、拉伸強度和拉斷伸長率變化不大，輸送帶布層間粘合強度呈下降趨勢。

綜合得出，在NR/SBR/再生橡膠織物芯輸送帶貼膠中超細復合礦物無機填料替代炭黑N660的比例以不超過10%為宜。

2.3 鋼絲繩芯輸送帶粘合膠

2.3.1 環烷酸鈷體系粘合膠

在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶環烷酸鈷體系粘合膠中用超細復合礦物無機填料替代10%，30%和50%的白炭黑，試驗結果如表4所示。

從表4可以看出，超細復合礦物無機填料替代白炭黑時，環烷酸鈷體系粘合膠的定伸應力、拉伸強度和拉斷伸長率變化不大，但與鋼絲繩芯的粘合強度，尤其是老化后粘合強度大幅提高。

表4 超細復合礦物無機填料在NR/SBR/BR環烷酸鈷體系粘合膠中的應用試驗結果

2.3.2 硼酰化鈷體系粘合膠

在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶硼酰化鈷體系粘合膠中用超細復合礦物無機填料替代10%，30%和50%的白炭黑，試驗結果如表5所示。

表5 超細復合礦物無機填料在NR/SBR/BR硼酰化鈷體系粘合膠中的應用試驗結果

從表5可以看出，超細復合礦物無機填料替代炭黑N220時，硼酰化鈷體系粘合膠的定伸應力不變，拉伸強度、拉斷伸長率以及與鋼絲繩芯粘合強度，尤其是老化后粘合強度呈升高趨勢。

綜合得出，在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中超細復合礦物無機填料可以替代30%～50%的白炭黑，有利于改善粘合膠與鋼絲繩芯的粘合強度。

3 結語

超細復合礦物無機填料可以適當的比例替代炭黑或白炭黑在輸送帶覆蓋膠、織物芯輸送帶貼膠和鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中應用，以有效降低膠料成本。