矿物填料在橡胶工业中的作用及常用品种

来源：中国粉体工业网

1 在橡胶中的作用

天然无机矿物材料在橡胶中主要用做非活性填充剂或增量剂。橡胶中大量填充这种材料主要目的是降低含胶率，进而降低生产成本，有时也能改善加工工艺性能，比如提高压出、压延速度，使压出压延胶料表面光滑。矿物填料比表面积到20m2/g以上时，对非结晶型橡胶有一定补强作用。在某些情况下，还能起隔离剂、脱膜剂、差色剂或表面处理剂的作用。

2 常用品种

（1）陶土：

包括高岭土、瓷土、白土、皂土或纯净黏土。是橡胶工业用量最大的矿物填料，用量约占矿物填料总量的59%。其主要成分为氧化铝和氧化硅的结晶化合物。

按其粒径大小可分为：

硬质陶土：粒径≤2um的占80%以上，≥5um的占4-8%，比表面为22-26m2/g，在橡胶中有半补强作用，能改善硫化胶的力学性能。

软质陶土：粒径≤2um的占50-74%，≥5um 占8-30%，比表面为9-17m2/g，在橡胶中无补强作用，硫化胶力学性能差。

高级陶土：粒径≥1um，含少量有机物，微量吸湿性。

使用陶土应严格控制其水分含量。水分高不易分散，硫化胶容易起跑。经过煅烧的陶土，胶体性质起了变化，失去了可塑性，不再适合橡胶工业使用。

加入陶土对胶料性能有如下影响： 随着用量增加，硬质陶土胶料可塑性下降，软质陶土影响不显著。但两者都能减小收缩率，使表面光滑。

随着用量增加，扯断强度、耐磨性、定伸强力均提高，用量为20份最好。伸长率则随用量增加而下降。

由于陶土属异轴结晶系，各向异性，耐撕裂性能差。但用于丁基橡胶却能改善其耐撕裂性能，硬质陶土比软质陶土耐撕裂性能好。

由于硬质陶土粒径比软质陶土小，其胶料生热比软质陶土高。 胶料的回弹性软质陶土高于硬质陶土。 软质陶土胶料比硬质陶土胶料永久变形小。

硬质陶土胶料的龟裂增长比软质陶土胶料慢。

（2）碳酸钙：

是橡胶工业中用量仅次于陶土的矿物材料，其用量约占无机矿物填料总量的27%。由天然大理石、石灰石、白垩、方解石、白云石或牡蛎、贝壳等经粉碎、风选到一定细度制得。

按粒径大小可分为：

重质碳酸钙：又称重钙。粒径在10um左右。用于橡胶主要起填充增容作用，无补强效能。

轻质碳酸钙：又称轻钙。粒径在0.5-6um之间，由沉淀法制得，有半补强效能。 超细碳酸钙：粒径在0.01-0.1um之间，有较高的步枪效能。

（3）其他矿物填料：

滑石粉：由天然滑石经干法、湿法粉碎或高温煅烧而得，是六方或菱形结晶颗粒，粒径为1.3-149um。其化学组成为水合硅酸镁。用做橡胶填充剂、增容剂、隔离剂及表面处理剂。

硅灰石粉：由天然硅灰石经选矿、粉碎制得，粒径为3.5-75um。其化学成分为偏硅酸钙。用做橡胶填充剂和白色颜料。

云母粉：由天然云母矿石经干法、湿法研磨制得其化学成分为硅酸钾盐。用做橡胶填充增量剂。绢云母有补强效能，可替代部分半补强碳黑使用，还可用做隔离剂。由于它属单斜晶系，其结晶呈薄片状，能提高橡胶的阻尼性能。它有良好的耐热、耐酸性能和电绝缘性能，还有防护紫外线和放射性辐射的功能，可用于特种橡胶制品。

石棉：由天然石棉矿加工制成，其化学组成为含镁、铁、钠的硅酸盐，呈纤维状结晶。它对橡胶有补强作用。突出的优点是隔音、隔热、耐酸、耐碱和绝缘，也可用做隔离剂。

长石粉：由天然花岗岩经浮选，除去二氧化硅、云母后再经研磨制得。其化学成分是无水硅酸铝，随其钠、钾、钙氧化物含量不同分别有钠长石、钾长石、和钙长石，用于胶乳不破坏皂液性质，能防止附聚作用。亦可用做丁苯橡胶和聚氨脂橡胶的填充剂。

煤矸石粉：由天然煤矸石经研磨而得。其化学组成类似高岭土，即为氧化硅和氧化镁的混合物，唯挥发成分高达27%。有半补强效能，俗称硅铝碳黑。易混入橡胶，分散性好，可替代部分碳黑做补强剂使用。

海泡石粉：由天然硅酸镁黏土矿经精选、深加工制得。其化学组成分为氧化硅和氧化镁的水合物，含少量铝和铁氧化物。在浅色橡胶制品中用做补强剂，性能仅次于白碳黑。

凹凸棒土粉：由蒙脱石等硅酸铝镁类矿物精选加工制得。其化学成分为硅、铝氧化物，含少量铁、钙、锰氧化物。白色纤维状结晶，表面有凹凸沟槽，故得此名。是半补强类型填充剂，能使压出压延胶料表面光滑。

重晶石粉：由天然重晶石经研磨、水洗、干燥及风选制取。主要化学成分为硫酸钡（占90%以上）。用做橡胶填充剂、着色剂，多用于浅色橡胶制品。

白云石粉：由天然白云石粉碎加工制得。化学组成为碳酸钙镁。用做橡胶填充剂，也可用做白色颜料的增容剂。在橡胶中易分散、能增加胶料挺性。

冰晶石粉：由天然冰晶石经粉碎研磨制得。主要化学组成为氟铝酸钠。是橡胶、胶乳用填料剂。

石墨：由天然或人造石墨经粉碎加工制得。是碳的片状结晶物。能传热、导电、耐高温，用做橡胶填充剂，能改善胶料的加工性能和动态力学性能，显著提高阻尼性能。