橡膠產品對填料的要求

1、一般要求

（1）補強填料粒子表面要有強的化學活性，能與橡膠產生良好的結合，能改善硫化膠的力學性能、耐老化性能和粘合性能。非補強填料粒子表面呈化學惰性，和橡膠不產生化學結合，不影響硫化膠的力學性能及耐候性、耐酸堿性和耐水性。

（2）有較高的化學純度，細度要均勻，對橡膠有良好的濕潤性和分散性。

（3）不易揮發，無臭、無味、無毒，有較好的貯存穩定性。

（4）用于白色、淺色和彩色橡膠制品的填料，還要求不污染，不變色。

（5）價廉易得。

2、性能要求

（1）細度：

一般說，補強填料顆粒越細，比表面積越大，和橡膠接觸面積也越大，補強 效果越好。非補強填料顆粒越細，加入橡膠后混煉效果越好。但必須分散均勻，如分散不均勻，即使顆粒很細，混煉效果亦不好。

（2）顆粒形狀與晶型：

填料顆粒形狀以球形較好，片形或針形填料在硫化膠拉伸時容易產生定向排列，導致永 久變形增大，抗撕裂性能降低。補強填料中炭黑和白炭黑為無定形，其他填料也有結晶型的。比如硅微粉雖與白炭黑化學成分均為二氧化硅，但前者為結晶型，后者為無定型。結晶型填料又分為異軸結晶和等軸結晶兩種。同軸結晶x、y、z三軸相似，各向同性。異軸結晶x、y、z三軸有顯 著差異，各向異性在常用非金屬礦物填料中，陶土、石墨、硅藻土屬異軸結晶系。碳酸鈣為等軸結晶系。要求耐磨和耐撕裂性能好的橡膠制品，不宜用異軸結晶系物質作補強填料。

（3）表面性質：

粉體填料混入橡膠，其粒子被橡膠分子包圍，粒子表面被橡膠濕潤的程度對補強 效能有很大影響。不易濕潤的顆粒，在橡膠中不易分散，容易結團，降低其補強 效能。這種狀況可以通過添加某些有助于增加濕潤的物質得以改善。例如補強 效能很小的碳酸鈣，加入脂肪酸后，降低了表面張力，增加了濕潤程度，提高了補強 效果。

炭黑是橡膠的主要補強填料，其成分90％～99％是元素碳，其余是少量揮發分和水分。在炭黑生產過程中，其表面吸附或結合了少量羧基、醌基、酚基、內酯基等化學基團。過去曾經認為炭黑的補強 效能僅取決于其粒徑（比表面積）大小及結構性，而與其表面的化學性質無關。近年來大量研究結果表明，炭黑粒子表面的化學基團在混煉過程中能與橡膠起化學反應，使結合膠增加，進而增進了硫化膠的力學性能和耐老化性能。

白炭黑粒子表面化學基團與炭黑完全不同。氣相法白炭黑表面含有硅醇基Si―OH，沉淀法白炭黑表面含有硅醇基Si―OH及Si＜（OH）：。

氣相法白炭黑呈酸性，沉淀法白炭黑表面呈酸性或呈堿性。呈酸性會遲延硫化速度，呈堿性則會加快硫化速度。白炭黑表面微孔多，吸濕性強，對補強不利。用硅烷偶聯劑對其表面進行改性處理，能克服其弊端，改善其補強性能。對非金屬礦物粉體填料進行表面改性處理，也有很好的應用效果。