范文元，許煌汾，彭書傳(合肥工業大學，安徽合肥230009)
凹凸棒土橡膠補強劑是一種以凹凸棒石粘土為主要原料生產的新型橡膠補強劑。凹凸棒石粘土(簡稱凹土)是安徽省皖東地區豐富的礦產資源，是一種具有層鏈狀結構的含水鎂鋁硅酸鹽礦物，淺白色，呈細長棒狀或纖維狀(長0.5-5μm，寬O.O5-0. l5μm)晶體結構，具有較大的孔徑(截面積約為3.8Ax6.3A和比表面積(內表面積為133m2/g，外表面積為230m2/g，總表面積為363襯奄)，見圖la礦物經過粉碎、疏解、超細化后經活化制成的吸附劑具有優異的吸附作用。通過合成反應，引人架橋接枝作用的有機偶聯劑，所生產的凹土橡膠補強劑對天然與合成橡膠具有很好的補強性能。它在膠料中有良好的相容性、浸潤性、分散性。用凹土橡膠補強劑填充的膠料硫化平坦性好，在橡膠制品行業中，經有關廠家應用，替代炭黑生產的膠管、膠帶、膠鞋等物理機械性能均達到國家標準，也可用于生產淺色或彩色橡膠制品。在等量填充的情況下與其它無機填料相比，硫化膠的力學性能優于陶土、輕鈣，略好于沉淀法白炭黑，與半補強炭黑相近。且凹土填料的混煉性好、吃粉快、不飛揚、省工時，既降低成本又提高了性能，使企業獲得顯著的社會經濟效益。
1實驗部分
1.1主要原材料
(1)凹土原料粉:安徽明光凹凸棒石粉廠產品，凹土含量≥75 %(質量分數)，其化學成分見表1.
密度:真密度2.528/cm3，松裝密度0.435g/cm3，振實密度0.844g/cm3
顏色:淺白色;平均粒度:5μm;加熱減量:9.1%;灼燒減量:34.4%
鹽酸不溶物含量:0.385g電
(2)偶聯劑種類:南京曙光化工廠生產，欽酸醋偶聯劑(代號NDZ) ,聚甲基硅烷偶聯劑(代號KH) o1.2凹凸棒石粘土的表面改性
(1)熱處理
將凹土置于馬弗爐中，于不同溫度下活化處理2h，測得凹土失水率和比表面積。
由表2可知，隨著處理溫度的升高，凹土失水率增加，而比表面積開始隨著溫度升高而增大，到250℃左右達到最大值，以后隨著溫度的繼續上升反而降低，這可能是由于凹土脫水時通道塌陷造成的。故250℃溫度下焙燒2h的熱處理條件對脫除水分，增大比表面積較為有利。以后實驗所用的凹土均指在此條件下熱處理后的活性凹土。
(2)表面改性
為了改善凹土與橡膠分子間的親合力，必須使凹土的表面有機化。采用干法改性處理。即先將熱處理后的凹土及偶聯劑(摻人量為凹土總量的1 %---2 %(質量分數)，配制成溶液)，加入高速混合機中攪拌，使其充分均勻包復。最后取出烘干，即得凹土填充補強劑。
1.3凹土表面改性效果的微觀表征
凹土填料的包復效果，采用日本日立公司S - 570型掃描電鏡(SEM)進行測試，如下圖2,3,4,5所示。
2 凹土補強劑填充橡膠的工藝過程
2.1加工設備及測試儀器
高速混合機 GH-10A 北京塑料機械廠
焙燒爐 SXZ一4一10 上海實驗電爐廠
表面及孔徑測定儀 ST一03 北京分析儀器廠
流變儀 LH一1 美國孟山都公司
邵氏硬度計 美國孟山都公司
平板硫化機 QLB400 X 400 X 2 美國孟山都公司
門尼粘度計 MOONEY1500 美國孟山都公司
電子拉力計 Tensometer 10美國孟山都公司
掃描電鏡 S - 570 日本日立公司
2.2基本配方
天然膠70份;丁苯膠30份;促進劑DM1. 2份;硫磺2.2份;促進劑TMTD0.04份;氧化鋅5.0份;硬脂酸2.0份;防老劑A1.0份，RDl .0份;通用炭黑(N630)25份;松焦油5.5份;凹土補強劑30份。
2.3工藝過程
各部門操作工藝條件分別為:
熱處理:( 250±5 )`C , 2h
塑煉:輥溫45 --- 55`C，棍距0.5-1mm，速比1:1 .227
混煉:前輥55-60`C，后輥50-55`C
3實驗結果
3.1改性凹土對膠料性能的影晌
3.2不同填充體系的比較
3.3老化性能比較
填充膠經100℃ x 24h熱老化，又在日光下放置1個月后，測定硫不掃佼的抗張積老化系數，如圖6所示。
4推廣應用前景及效益預測
4.1推廣應用前景
凹土補強劑對天然及合成橡膠有很好的補強性，它在膠料中具有良好的相容性、浸潤性和分散性，膠料硫化平坦性好，在橡膠制品行業中替代炭黑或白炭黑所生產的膠管、膠帶、膠鞋等理化性能均達到國家標準;見表5,6,7。也可用于生產淺色或彩色橡膠制品。
4.2效益預測
根據不完全統計，我國每年橡膠工業需用普通炭黑30萬t，若用凹土橡膠補強劑取代其中的3 %，每年就需要1萬t，凹土補強劑目前售價1 700元//t，則年產值為1 700萬元，可得利稅374萬元，其性能不僅能達到炭黑指標，而且能降低成本(普通炭黑、白炭黑售價在4 000 -6 000元//t)，故有較強的市場競爭能力。因此開發利用安徽皖東地區這一豐富的凹土礦產資源，對促進安徽省工業與經濟發展有重要的現實意義。
〔參考文獻〕
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