范文元，许煌汾，彭书传(合肥工业大学，安徽合肥230009)
凹凸棒土橡胶补强剂是一种以凹凸棒石粘土为主要原料生产的新型橡胶补强剂。凹凸棒石粘土(简称凹土)是安徽省皖东地区丰富的矿产资源，是一种具有层链状结构的含水镁铝硅酸盐矿物，浅白色，呈细长棒状或纤维状(长0.5-5μm，宽O.O5-0. l5μm)晶体结构，具有较大的孔径(截面积约为3.8Ax6.3A和比表面积(内表面积为133m2/g，外表面积为230m2/g，总表面积为363衬奄)，见图la矿物经过粉碎、疏解、超细化后经活化制成的吸附剂具有优异的吸附作用。通过合成反应，引人架桥接枝作用的有机偶联剂，所生产的凹土橡胶补强剂对天然与合成橡胶具有很好的补强性能。它在胶料中有良好的相容性、浸润性、分散性。用凹土橡胶补强剂填充的胶料硫化平坦性好，在橡胶制品行业中，经有关厂家应用，替代炭黑生产的胶管、胶带、胶鞋等物理机械性能均达到国家标准，也可用于生产浅色或彩色橡胶制品。在等量填充的情况下与其它无机填料相比，硫化胶的力学性能优于陶土、轻钙，略好于沉淀法白炭黑，与半补强炭黑相近。且凹土填料的混炼性好、吃粉快、不飞扬、省工时，既降低成本又提高了性能，使企业获得显著的社会经济效益。
1实验部分
1.1主要原材料
(1)凹土原料粉:安徽明光凹凸棒石粉厂产品，凹土含量≥75 %(质量分数)，其化学成分见表1.
密度:真密度2.528/cm3，松装密度0.435g/cm3，振实密度0.844g/cm3
颜色:浅白色;平均粒度:5μm;加热减量:9.1%;灼烧减量:34.4%
盐酸不溶物含量:0.385g电
(2)偶联剂种类:南京曙光化工厂生产，钦酸醋偶联剂(代号NDZ) ,聚甲基硅烷偶联剂(代号KH) o1.2凹凸棒石粘土的表面改性
(1)热处理
将凹土置于马弗炉中，于不同温度下活化处理2h，测得凹土失水率和比表面积。
由表2可知，随着处理温度的升高，凹土失水率增加，而比表面积开始随着温度升高而增大，到250℃左右达到最大值，以后随着温度的继续上升反而降低，这可能是由于凹土脱水时通道塌陷造成的。故250℃温度下焙烧2h的热处理条件对脱除水分，增大比表面积较为有利。以后实验所用的凹土均指在此条件下热处理后的活性凹土。
(2)表面改性
为了改善凹土与橡胶分子间的亲合力，必须使凹土的表面有机化。采用干法改性处理。即先将热处理后的凹土及偶联剂(掺人量为凹土总量的1 %---2 %(质量分数)，配制成溶液)，加入高速混合机中搅拌，使其充分均匀包复。最后取出烘干，即得凹土填充补强剂。
1.3凹土表面改性效果的微观表征
凹土填料的包复效果，采用日本日立公司S - 570型扫描电镜(SEM)进行测试，如下图2,3,4,5所示。
2 凹土补强剂填充橡胶的工艺过程
2.1加工设备及测试仪器
高速混合机 GH-10A 北京塑料机械厂
焙烧炉 SXZ一4一10 上海实验电炉厂
表面及孔径测定仪 ST一03 北京分析仪器厂
流变仪 LH一1 美国孟山都公司
邵氏硬度计 美国孟山都公司
平板硫化机 QLB400 X 400 X 2 美国孟山都公司
门尼粘度计 MOONEY1500 美国孟山都公司
电子拉力计 Tensometer 10美国孟山都公司
扫描电镜 S - 570 日本日立公司
2.2基本配方
天然胶70份;丁苯胶30份;促进剂DM1. 2份;硫磺2.2份;促进剂TMTD0.04份;氧化锌5.0份;硬脂酸2.0份;防老剂A1.0份，RDl .0份;通用炭黑(N630)25份;松焦油5.5份;凹土补强剂30份。
2.3工艺过程
各部门操作工艺条件分别为:
热处理:( 250±5 )`C , 2h
塑炼:辊温45 --- 55`C，棍距0.5-1mm，速比1:1 .227
混炼:前辊55-60`C，后辊50-55`C
3实验结果
3.1改性凹土对胶料性能的影晌
3.2不同填充体系的比较
3.3老化性能比较
填充胶经100℃ x 24h热老化，又在日光下放置1个月后，测定硫不扫佼的抗张积老化系数，如图6所示。
4推广应用前景及效益预测
4.1推广应用前景
凹土补强剂对天然及合成橡胶有很好的补强性，它在胶料中具有良好的相容性、浸润性和分散性，胶料硫化平坦性好，在橡胶制品行业中替代炭黑或白炭黑所生产的胶管、胶带、胶鞋等理化性能均达到国家标准;见表5,6,7。也可用于生产浅色或彩色橡胶制品。
4.2效益预测
根据不完全统计，我国每年橡胶工业需用普通炭黑30万t，若用凹土橡胶补强剂取代其中的3 %，每年就需要1万t，凹土补强剂目前售价1 700元//t，则年产值为1 700万元，可得利税374万元，其性能不仅能达到炭黑指标，而且能降低成本(普通炭黑、白炭黑售价在4 000 -6 000元//t)，故有较强的市场竞争能力。因此开发利用安徽皖东地区这一丰富的凹土矿产资源，对促进安徽省工业与经济发展有重要的现实意义。
〔参考文献〕
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