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源磊小课堂 | 轮胎橡胶常用无机填料

分类：
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发布时间：
2020-10-10
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源磊小课堂 | 轮胎橡胶常用无机填料

 

轮胎是橡胶领域中的主要分支之一，在轮胎橡胶中，橡胶填料的用量已占到轮胎橡胶配方用量的2/3以上，因此橡胶填料是轮胎橡胶组合物中最重要的配合材料。目前，轮胎橡胶常用的功能填料有以下几种：

 

 

 

1、炭黑

炭黑是一种用途广泛的化工产品，大约有70%的炭黑用于轮胎工业，其不仅能提高制品的强度，而且能该改善加工性能，并赋予制品耐磨耗、耐撕裂、耐热、耐寒、耐油及某些特殊性能，使制品的使用寿命延长。

2、白炭黑

白炭黑因其独特的结构和表面化学特性，在轮胎工业中得到广泛的应用，其范围包括载重轮胎、轿车轮胎、农业轮胎等；按帘布材料又分为全钢、半钢和纤维帘布轮胎，使用部位包括胎面、带束层、胎侧以及钢丝粘合胶等。

白炭黑带有表面羟基和吸附水，通常需要进行表面改性才能应用于橡胶领域，与白炭黑联合使用的改性剂中最常用的是硅烷偶联剂，其水解后形成的羟基与白炭黑表面活性基团反应形成氢键，进而缩合成共价键，使得硅烷偶联剂与白炭黑稳固结合。

3、碳酸钙

用于轮胎的碳酸钙主要是超细活性碳酸钙，指在制造碳酸钙的过程中加入适量的活性剂使其覆盖于粒子表面，以增加碳酸钙的活性。活性碳酸钙的补强性能比轻质碳酸钙大，可作为白色制品的补强剂及填充剂使用。其补强性能随粒子大小而异，粒径在1μm以下，补强作用较强。目前，活性碳酸钙主要指超细活性碳酸钙。

由于超细活性碳酸钙粒子表面包覆有活性覆盖层，因此与橡胶的亲和性好，混炼时易分散，胶料生热低、扯断永久变形小、弹性好、具有一定的补强性，且价格较低，常用于替代半补强炭黑或部分替代其他炭黑，用于农业轮胎和轻型载重轮胎帘布胶，载重轮胎内层胶，汽车轮胎内胎胶、垫带胶和白胎侧胶，尤其是力车轮胎内胎和外胎胶中，以降低产品成本、改善胶料的工艺性能和某些物理性能。

国外大轮胎公司在高或超高性能子午线轮胎气密层胶中已采用碳酸钙作为填料，因此在普通子午线轮胎中也可以考虑增加碳酸钙用量，以降低含胶率，在一定程度上还可以改善胶料工艺性能。

4、蒙脱土

蒙脱土（MMT）是层状硅酸盐，通过有机化改性填充到天然胶中，可明显增加NR的撕裂强度和硬度。在填充份数不大时，综合性能优于白炭黑，是可以代替白炭黑的廉价天然无机填料。

5、硫酸钡

硫酸钡在橡胶中主要用作惰性填充剂或着色剂，制得的硫化胶具有压缩变形小和柔软性大等特点，可赋予制品耐酸性，故在耐酸制品中常作为特性填充剂来配用。

目前在轮胎胎圈中用的钢丝大都要进行酸处理，以除去表面油污，提高与胶料的黏合力，所以钢丝胶中有必要使用一定量的硫酸钡，以增强其耐酸性。以前使用沉淀法硫酸钡，胶料与钢丝黏合力较低，钢丝圈表面喷霜严重，而使用活性硫酸钡，胶料一般性能与使用沉淀硫酸钡的胶料相近，但钢丝抽出力明显提高，挤出工艺性能优良，胎圈喷霜现象明显减轻，成品耐久性能正常，且活性硫酸钡的价格比沉淀硫酸钡低，可提高经济效益。因此，活性硫酸钡完全可以取代传统的沉淀硫酸钡用于轮胎钢丝胶。

6、硫酸钙

目前，硫酸钙主要以硫酸钙晶须的形式用于橡胶改性，硫酸钙晶须原料易得，价格低廉，能有效地降低成本，因而硫酸钙晶须改性橡胶性价比高，且特别适于用作高性能大中型载重轮胎胎侧壁胶料，可以有效改善轮胎的耐环境应力性能，使轮胎不易开裂。

7、石墨

由于石墨的传热性较高，摩擦系数较低，所以其在异戊二烯橡胶硫化胶中的生热较小。这保证了胶料具有较好的耐疲劳性能。而异戊二烯橡胶具有良好的物理机械性能，广泛应用于轮胎的胎面胶、胎体胶及胎侧胶，因此，石墨填充异戊二烯橡胶作为轮胎橡胶使用时可以普遍提高轮胎制品的耐疲劳性能。

8、碳纤维

碳纤维作为填料可以应用在轮胎体系的多个部分，如胎侧，胎面和胎圈等，其所起的作用也各有不同。充气轮胎一般都有胎侧，传统上希望胎侧具有良好的耐弯曲疲劳性、耐擦伤性和耐磨性。已经用多种不连续（非织造）纤维来提高硫化橡胶的刚度和模量。目前使用的胎圈芯材料常为钢丝或钢丝绳股，但也有专利中运用碳纤维代替钢丝。

9、碳纳米管

碳纳米管（CNTs）独特的结构使其具有超高的强度、极大的韧性、独特的导电及导热等优异性能，用作增强剂可极大地改善复合材料的力学性能，其可为橡胶基体提供极好的补强性能并提高其抗疲劳性能，并且其导热、抗撕裂以及耐磨性能优异，因此使用CNTs填充橡胶复合材料，对制备具有低滚动阻力的轮胎具有重大意义。

10、玻璃纤维

橡胶增强用的玻璃纤维一般采用玻璃（即无碱玻璃）制作，若要求强度高，可采用Ｓ玻璃（即高强玻璃）。一般轮胎用的玻璃纱线用间苯二酚甲醛胶乳作为黏结剂进行单丝处理，以防单丝间相互磨损。玻璃纤维增强的轮胎目前已在小轿车上普遍使用，将来在载重汽车上也将获得普遍使用。

11、其他填料

目前，对于除传统填料外的其他橡胶填料的研究主要集中在环境友好性的物质，如淀粉、纤维素、木质素；功能性物质，如磁粉、甲基丙烯酸金属盐；废物再利用物质，如胶粉等。
 
关键词：
轮胎
橡胶
性能
碳酸钙
硫酸钡
填料
使用
胶料
具有
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